Что такое полная и неполная закалка: Закалка стали :: Технология металлов

Содержание

Закалка стали :: Технология металлов

Закалкой  называется операция термической обработки, состоя­щая из нагрева до температур выше верхней критической точки AC3  для доэвтектоидной стали и выше нижней критической точки АС1

 для заэвтектоидной стали и выдержки при данной температуре с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле, водных раство­рах солей и пр.).

В результате закалки сталь получает структуру мартенсита и благодаря этому становится твердой.

Закалка повышает прочность конструкционных сталей, придает твердость и износостойкость инструментальным сталям.

Режимы закалки определяются скоростью и температурой на­грева, длительностью выдержки при этой температуре и особенно скоростью охлаждения.

 

Выбор температуры закалки.

Температура нагрева стали для закалки зависит в основном от химического состава стали. При за­калке доэвтектоидных сталей нагрев следует вести до температуры на 30 — 50° выше точки А

С3 . В этом случае сталь имеет структуру однородного аустенита, который при последующем охлаж­дении со скоростью, превышающей критическую скорость закалки, превращается в мартенсит. Такая закалка называется   полной. При нагреве доэвтектоидной стали до температур AC1 — АC3 в структуре мартенсита сохраняется некоторое количество оставше­гося после закалки феррита, снижающего твердость закаленной ста­ли. Такая закалка называется неполной.

 

Для заэвтектоидной ста­ли наилучшая температура закалки — на 20—30° выше АС1 , т. е. неполная закалка. В этом случае сохранение цементита при нагреве и охлаждении будет способствовать повышению твердости, так как твердость цементита больше твердости мартенсита. Нагревать заэвтектоидную сталь до температуры выше Аст не следует, так как твердость получается меньшей, чем при закалке с температуры выше А

С1,за счет растворения цементита и увеличения количества остаточного аустенита. Кроме того, при охлаждении с более высоких температур могут возникнуть большие внутренние напря­жения.

 

Скорость охлаждения.

Для получения структуры мартенсита требуется переохладить аустенит путем быстрого охлаждения ста­ли,находящейся при температуре наименьшей устойчивости аусте­нита, т. е.при 650—550° С.

В зоне температур мартенситного превращения, т. е,ниже 240°С, наоборот, выгоднее применять замедленное охлаждение, так как образующиеся структурные напряжения успевают выравняться, а твердость образовавшегося мартенсита практически не снижается.

Правильный выбор закалочной среды имеет большое значение для успешного проведения термической обработки.

Наиболее распространенные закалочные среды —вода, 5—10%-ный водный раствор едкого натра или поваренной соли и минераль­ное масло. Для закалки углеродистых сталей можно рекомендовать воду с температурой 18° С; а для закалки большинства легирован­ных сталей — масло.

 

Закаливаемость и прокаливаемость стали.

При закалке стали важно знать еезакаливаемость и прокаливаемость. Эти характерис­тикине следует смешивать.

 

Закаливаемость показывает способность стали к повы­шению твердости при закалке. Некоторые стали обладают плохой закаливаемостью, т. е.имеют недостаточную твердость после за­калки. О таких сталях говорят, что они «не принимают» закалку.

Закаливаемость стали зависит восновном от содержания в ней углерода. Это объясняется тем, что твердость мартенсита зависит отстепени искажения его кристаллической решетки. Чем меньше вмартенсите углерода, тем меньше будет искажена его кристалли­ческая решетка и, следовательно, тем ниже будет твердость стали.

Стали, содержащие менее 0,3% углерода, имеют низкую зака­ливаемость и поэтому, как правило, закалке не подвергаются.

 

Прокаливаемость стали характеризуется ееспособ­ностью закаливаться на определенную глубину. При закалке по­верхность детали охлаждается быстрее, так как она непосредствен­носоприкасается с охлаждающей жидкостью, отнимающей тепло. Сердцевина детали охлаждается гораздо медленнее, тепло из цент­ральной части детали передается через массу металла к поверх­ности итолько на поверхности поглощается охлаждающей жидкостью.

Прокаливаемость стали зависит от критической скорости за­калки: чем ниже критическая скорость, тем на большую глубину прокаливаются стальные детали. Например, сталь с крупным при­родным зерном аустенита (крупнозернистая), которая имеет низ­кую критическую скорость закалки, прокаливается на большую глу­бину, чем сталь с мелким природным зерном аустенита (мелкозернистая), имеющая высокую критическую скорость закалки. Поэто­му крупнозернистую сталь применяют для изготовления деталей, которые должны иметь глубокую или сквозную прокаливаемость, амелкозернистую — для деталей с твердой поверхностной закален­ной   коркой и вязкой незакаленной сердцевиной.

На глубину прокаливаемости влияют также исходная структура закаливаемой стали, температура нагрева под закалку и закалочная среда.

Прокаливаемость     стали можно определить по излому, по микроструктуре и по твер­дости.

 

Виды закалки стали.

Су­ществует несколько способов закалки, применяемых в за­висимости от состава стали, характера обрабатываемой де­тали, твердости, которую не­обходимо получить, и усло­вий охлаждения.

Закалка в  одной  среде схематично показана на рис. 1 в виде кривой 1. Такую закалку проще выполнять, но ее можно применять не для каждой стали и не для любых деталей, так как быстрое охлаждение деталей переменного сечения в боль­шом интервале температур способствует возникновению температур­ной неравномерности и больших внутренних напряжений, что может вызвать коробление детали, а иногда и растрескивание (если вели­чина внутренних напряжений превзойдет предел прочности).

Чем больше углерода в стали, тем больше объемные изменения и структурные напряжения, тем больше опасность возникновения трещин.

 

 

Рис. 1.   Кривые охлаждения   для различных способов закалки

 

Заэвтектоидные стали закаливают в одной среде, если детали имеют простую форму (шарики, ролики и т. д.). Если детали слож­ной формы, применяют либо закалку в двух средах, либо ступенча­тую закалку.

Закалку в двух средах (кривая 2)применяют для инструмента из высокоуглеродистой стали (метчики, плашки, фре­зы). Сущность способа состоит в том, что деталь вначале замачива­ют в воде, быстро охлаждая ее до 300—400° С, а затем переносят в масло, где оставляют до полного охлаждения.

 

Ступенчатую закалку (кривая 3) выполняют путем быстрого охлаждения деталей в соляной ванне, температура кото­рой намного выше температуры начала мартенситного превращения (240—250° С). Выдержка при этой температуре должна обеспечить выравнивание температур по всему сечению детали. Затем детали охлаждают до комнатной температуры в масле или на спокойном воздухе, устраняя тем самым термические внутренние напряжения.

Ступенчатая закалка уменьшает внутренние напряжения, ко­робление и возможность образования трещин.

Недостаток этого вида закалки в том, что горячие следы не мо­гут обеспечить большую скорость охлаждения при температуре 400—600° С. В связи с этим ступенчатую закалку можно применять для деталей из углеродистой стали небольшого сечения (до 8—10 мм). Для легированных сталей, имеющих небольшую критическую ско­рость закалки, ступенчатая закалка применима к деталям большого сечения (до 30 мм).

 

Изотермическую  закалку (кривая 4)проводят так же, как ступенчатую, но с более длительной выдержкой при темпера­туре горячей ванны (250—300° С), чтобы обеспечить полный распад аустенита. Выдержка, необходимая для полного распада аустенита, определяется по точкам а и b и по S-образной кривой (см. рис. 1). В результате такой закалки сталь приобретает структуру игольча­того троостита с твердостью HRC45 55 и с сохранением необхо­димой пластичности. После изотермической закалки охлаждать сталь можно с любой скоростью. В качестве охлаждающей среды ис­пользуют расплавленные соли: 55% KNO3 + 45% NaNO2 (темпе­ратура плавления 137° С) и 55% KNO3 + 45% NaNO3 (температура плавления 218° С), допускающие перегрев до необходимой темпера­туры.

Изотермическая закалка имеет следующие преимущества перед обычной:

минимальное коробление стали и отсутствие трещин; большая вязкость стали.

В настоящее время широко используют ступенчатую и изотерми­ческую светлую закалки.

 

Светлую  закалку стальных деталей проводят в специ­ально оборудованных печах с защитной средой. На некоторых инст­рументальных заводах для получения чистой и светлой поверхности закаленного инструмента применяют ступенчатую закалку с ох­лаждением в расплавленной едкой щелочи. Перед закалкой инстру­мент нагревают в соляной ванне из хлористого натрия при темпера­туре на 30—50° С выше точки АС1 и охлаждают при 180—200° С в ванне, состоящей из смеси 75% едкого калия и 25% едкого натра сдобавлением 6—8% воды (от веса всей соли). Смесь имеет тем­пературу плавления около 145° С и, благодаря тому что в ней находится вода, обладает очень высокой закаливающей способ­ностью.

 

При  ступенчатой  закалке стали с переохлажде­нием аустенита в расплавленной едкой щелочи с последующим окон­чательным охлаждением на воздухе детали приобретают чистую светлую поверхность серебристо-белого цвета; в этом случае отпа­дает необходимость в пескоструйной очистке деталей и достаточна промывка их в горячей воде.

 

Закалка  с  самоотпуском широко применяется в инструментальном производстве. Сущность ее состоит в том, что детали не выдерживают в охлаждающей среде до полного охлажде­ния, а в определенный момент извлекают из нее, чтобы сохранить в сердцевине изделия некоторое количество тепла, за счет которого производится последующий отпуск. После достижения требуемой температуры отпуска за счет внутреннего тепла деталь окончатель­но охлаждают в закалочной жидкости.

Проконтролировать отпуск можно по цветам побежалости (см. рис. 2), появляющимся на зачищенной поверхности стали при 220—330° С.

 

 

Рис. 2. Цвета побежалости при отпуске

 

Закалку ссамоотпуском применяют для зубил, кувалд, слесарных молотков, кернеров и другого инструмента, требующего высокой твердости на поверхности и сохранения вязкой сердцевины.

 

Способы охлаждения при закалке.

Быстрое охлаждение стальных деталей при закалке является причиной возникновения в них боль­ших внутренних напряжений. Эти напряжения иногда приводят к короблению деталей, а в наиболее тяжелых случаях — к трещинам. Особенно большие и опасные внутренние напряжения возни­кают при охлаждении в воде. Поэтому там, где можно, следует ох­лаждать детали в масле. Однако в большинстве случаев для деталей из углеродистой стали это невозможно, так как скорость охлаждения в масле значительно меньше критической скорости, необходи­мой для превращения аустенита в мартенсит. Следовательно, мно­гие детали из углеродистых сталей рекомендуется закаливать с ох­лаждением в воде, но при этом уменьшать неизбежно возникающие внутренние напряжения. Для этого пользуются некоторыми из описанных способов закалки, в частности, закалкой в двух средах, закалкой с самоотпуском и т. д.

Внутренние напряжения зависят также от способа погружения деталей в закалочную среду. Необходимо придерживаться следую­щих основных правил:

детали, имеющие толстую и тонкую части, погружать в закалоч­ную среду сначала толстой частью;

детали, имеющие длинную вытянутую форму (метчики, сверла развертки), погружать в строго вертикальном положении, иначе они покоробятся (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Правильное погружение деталей и инструментов в за­каливающую среду

 

Иногда по условиям работы должна быть закалена не вся деталь, а лишь часть ее. В этом случае применяют местную закалку: деталь нагревают не полностью, а в закалочную среду погружают целиком. В этом случае закаливается только нагретая часть детали.

Местный нагрев мелких деталей производят в соляной ванне, погружая в нее только ту часть детали, которую требуется закалить; так закаливают, например, центры токарных станков. Можно по­ступать и так: нагреть деталь полностью, а охладить в закалочной среде только ту часть, которая должна быть закалена.

 

Дефекты, возникающие при закалке стали.

Недостаточ­ная твердость закаленной детали — следствие низкой тем­пературы нагрева, малой выдержки при рабочей температуре или недостаточной скорости охлаждения.

 Исправление де­фекта: нормализация или отжиг с последующей закалкой; при­менение более энергичной закалочной среды.

 

Перегрев связан с нагревом изделия до температуры, значительно превышающей необходимую температуру нагрева под закалку. Перегрев сопровождается образованием крупнозернистой структуры, в результате чего повышается хрупкость стали.

И справление  дефекта: отжиг (нормализация) и последущая закалка с необходимой температуры.

 

Пережог возникает при нагреве стали до весьма высоких температур, близких к температуре плавления (1200—1300° С) в окислительной атмосфере. Кислород проникает внутрь стали, и по границам зерен образуются окислы. Такая сталь хрупка и исправить ее невозможно.

Окисление и  обезуглероживание стали ха­рактеризуются образованием окалины (окислов) на поверхности дета­лей и выгоранием углерода в поверхностных слоях. Этот вид брака термической обработкой неисправим. Если позволяет припуск на механическую обработку, окисленный и обезуглероженный слой нужно удалить шлифованием. Чтобы предупредить этот вид брака, детали рекомендуется нагревать в печах с защитной атмосфе­рой.

Коробление и трещины — следствия внутренних напряжений. Во время нагрева и охлаждения стали наблюдаются объемные изменения, зависящие от температуры и структурных пре­вращений (переход аустенита в мартенсит сопровождается увеличе­нием объема до 3%). Разновременность превращения по объему за­каливаемой детали вследствие различных ее размеров и скоростей охлаждения по сечению ведет к развитию сильных внутренних нап­ряжений, которые служат причиной трещин и коробления деталей в процессе закалки.

Образование трещин обычно наблюдается при температурах ниже 75—100° С, когда мартенситное превращение охватывает значительную часть объема стали. Чтобы предупредить образова­ние трещин, при конструировании деталей необходимо избегать резких выступов, заостренных углов, резких переходов от тонких сечений к толстым; следует также медленно охлаждать сталь в зоне образования мартенсита (закалка в масле, в двух средах, ступенча­тая закалка). Трещины являются неисправимым браком, коробле­ние же можно устранить последующей рихтовкой или правкой.

 

 

 

 

Источник:
Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г.

Неполная закалка — это… Что такое Неполная закалка?

Неполная закалка
Slack quenching — Неполная закалка.

Неполная закалка стали благодаря более медленному, чем критическое охлаждение с температуры аустенитизации для конкретной стали, приводящее к образованию одного или более продуктов закалки в дополнение к мартенситу.

(Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО «Профессионал», НПО «Мир и семья»; Санкт-Петербург, 2003 г.)

.

Смотреть что такое «Неполная закалка» в других словарях:

  • неполная закалка — стали благодаря более медленному, чем критическое охлаждение с температуры аустенитизации для конкретной стали, приводящее к образованию одного или более продуктов закалки в дополнение к мартенситу. [http://www.manual steel.ru/eng a.html]… …   Справочник технического переводчика

  • неполная закалка сталей — Закалка, проводимая с температур выше линии Ac1 (на диаграмме состояния железо углерод), но ниже линии Ac3 для доэвтектоидных сталей или ниже линии Acm для заэвтектоидных сталей. В обоих случаях при температурах нагрева под закалку в структуре… …   Справочник технического переводчика

  • неполная закалка — [incomplete quenching (hardening)] закалка доэвтектоидной стали с нагревом до температур межкритичного интервала АсI АсII, не обеспечивающего полного превращения ферритоцементитной смеси в аустенит; приводит к формированию феррито мартенситной… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Закалка металлов — Закалка вид термической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в их нагреве выше критической температуры (температуры изменения типа кристаллической решетки, т.е. полиморфного превращения), с последующим быстрым охлаждением, как… …   Википедия

  • Закалка (металлургия) — Закалка вид термической обработки материалов (металлы, их сплавы, стекло), заключающийся в их нагреве выше критической температуры (температуры изменения типа кристаллической решетки, т. е. полиморфного превращения, либо температуры, при которой… …   Википедия

  • закалка с самоотпуском — [temper quenching] закалка стали, в процессе охлаждения которой за счет аккумулирования теплоты может протекать отпуск; Смотри также: Закалка ступенчатая закалка объемно поверхностная закалка …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • закалка с обработкой холодом — [cold quenching] закалка, включающая охлаждение стали до температуры ниже комнатной, обеспечивающая превращение остаточного аустенита в мартенсит; Смотри также: Закалка ступенчатая закалка …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • закалка из жидкого состояния — [melt quenching] охлаждение расплава со сверхвысокими (более 103 104 °С/с) скоростями охлаждения, достигаемыми распылением расплава, разливкой расплава на быстро вращающийся медный цилиндр с образованием тонких пленок на его поверхности, подачей… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • закалка двойная — [double quenching (hardening)] сочетание двух последовательных закалкок (от разных температур), в основном науглероженных (цементированных), изделий; Смотри также: Закалка ступенчатая закалка объемно поверхностная закалка …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • закалка в двух средах — [two media hardening] закалка с охлаждением в двух средах (например, через воду в масло), при которой для уменьшения закалочных напряжений используют замедленное охлаждение стали в области мартенситного превращения; Смотри также: Закалка… …   Энциклопедический словарь по металлургии

Что отличает полную закалку от неполной


Закалка доэвтектоидных и заэвтектоидкых сталей

До сих пор, говоря о закалке, мы имели в виду эвтектоидную сталь, содержащую 0,8-0,9% С, причем неоднократно замечали, что углерод оказывает существенное влияние на результаты. Рассмотрим теперь, как сказывается влияние углерода на закалку в сталях доэвтектоидного и заэвтектоидного состава.

Прежде всего в этих сталях, по сравнению с эвтектоидной, должно сказываться их положение по диаграмме состояний: наличие вторых превращений, кроме эвтектоидного, в точках А3 и Аст.

В связи с этим в доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях может быть закалка двоякого вида: полная и неполная.

Полной закалкой называют такую, которая производится, исходя из состояния сплошного аустенита, когда нагрев стали для закалки осуществляется выше верхних критических точек.

Если же нагреть сталь ниже указанных точек, но выше точки Aclt то будем находиться в области, где, кроме аустенита, находятся избыточные фазы — феррит (Ф) или цементит (Ц).

Очевидно, при закалке, т. е. последующем быстром охлаждении, аустенитные участки переохладятся и перейдут в соответствующие закаленные участки, а Ф и Ц останутся неизмененными (равновесными) участками. Такая закалка называется неполной. Присутствие равновесных избыточных фаз, наряду с закаленными участками, должно изменять результаты закалки. Поэтому для выяснения влияния углерода на закалку сперва будем исходить из полной закалки стали.

Читать также: Принцип работы статора и ротора

Сравнивая результаты полной закалки сталей с различным содержанием углерода, можно установить, что процесс распадения аустенита и образования соответствующих переходных состояний (мартенсита, троостита и сорбита) идет аналогично эвтектоидной стали, но в зависимости от содержания углерода наблюдаются следующие отклонения.

Относительно кривых изотермического распадения установлено, что изменения содержания углерода как в доэвтектоидную сторону, так и в заэвтектоидную смещают С-образные кривые влево (ближе к начальной ординате), по сравнению с кривыми эвтектоидной стали .

Это значит, что эвтектоидная сталь наиболее устойчива, а уменьшение и увеличение содержания углерода против 0,83% вызывает ускорение как начала распадения переохлажденного аустенита, так и завершения превращения.

Что же касается температурных пределов расположения минимума устойчивости (перегиба на С-образных кривых в верхней части), то существенного отличия от эвтектоидной стали здесь не наблюдается, и ход С-образных кривых в общем у всех аналогичен. Различие в виде кривых изотермического превращения между эвтектоидной и внеэвтектоидными сталями сказывается еще и в том, что, кроме кривой перлитного превращения, в них присутствует еще ветвь, отвечающая верхним превращениям: выделению избыточного феррита (в точках Агъ) или цементита (Arcm).

Приведены кривые изотермического превращения доэвтектоидной стали и здесь видна ветвь, соответствующая точкам выделения избыточного феррита Лг3; эти точки по мере ускорения охлаждения получаются все ниже-ближе к точкам Агх — до совпадения с последними близ С-образной кривой. Это значит, что при больших скоростях закалки (близких к критической и выше) оба превращения сливаются в одно и дают закаленные структуры без присутствия избыточных фаз.

Различие в связи с содержанием углерода особенно сказывается в нижней части диаграммы, на положении горизонтали точки М, определяющей начало образования мартенсита (и ограничивающей распространение С-образных кривых). Выше было замечено, что как верхняя, так и нижняя границы области мартенситного превращения зависят от состава стали и, особенно, от содержания углерода. Приведены кривые зависимости точек начала (М) и конца (Мк) 1 мартенситного превращения от содержания углерода в стали; здесь видно, что углерод резко понижает эти точки, причем

Из этих же кривых видно, что для малоуглеродистых, весьма мягких сталей точки мартенситного превращения расположены так высоко, что если мартенсит и образуется в них на момент, то остаться таковым не может и должен перейти в более устойчивые стадии распадения. Поэтому закалка таких сталей на мартенсит практически неосуществима.

Кроме углерода, на положение мартенситных точек оказывают существенное влияние и прочие легирующие примеси, о чем подробнее сказано.

Закалка стали

Закалка стали Закалкой называется операция термической обработки, состоя¬щая из нагрева до температур выше верхней критической точки AC3 для доэвтектоидной стали и выше нижней критической точки АС1 для заэвтектоидной стали и выдержки при данной температуре с последующим быстрым охлаждением (в воде, масле, водных раство¬рах солей и пр.). В результате закалки сталь получает структуру мартенсита и благодаря этому становится твердой. Закалка повышает прочность конструкционных сталей, придает твердость и износостойкость инструментальным сталям. Режимы закалки определяются скоростью и температурой на¬грева, длительностью выдержки при этой температуре и особенно скоростью охлаждения. Выбор температуры закалки. Температура нагрева стали для закалки зависит в основном от химического состава стали. При за¬калке доэвтектоидных сталей нагрев следует вести до температуры на 30 — 50° выше точки АС3. В этом случае сталь имеет структуру однородного аустенита, который при последующем охлаж¬дении со скоростью, превышающей критическую скорость закалки, превращается в мартенсит. Такая закалка называется полной. При нагреве доэвтектоидной стали до температур AC1 — АC3 в структуре мартенсита сохраняется некоторое количество оставше¬гося после закалки феррита, снижающего твердость закаленной ста¬ли. Такая закалка называется неполной.

Для заэвтектоидной ста¬ли наилучшая температура закалки — на 20—30° выше АС1 , т. е. неполная закалка. В этом случае сохранение цементита при нагреве и охлаждении будет способствовать повышению твердости, так как твердость цементита больше твердости мартенсита. Нагревать заэвтектоидную сталь до температуры выше Аст не следует, так как твердость получается меньшей, чем при закалке с температуры выше АС1,за счет растворения цементита и увеличения количества остаточного аустенита. Кроме того, при охлаждении с более высоких температур могут возникнуть большие внутренние напря-жения.

Скорость охлаждения. Для получения структуры мартенсита требуется переохладить аустенит путем быстрого охлаждения ста¬ли,находящейся при температуре наименьшей устойчивости аусте¬нита, т. е.при 650—550° С. В зоне температур мартенситного превращения, т. е,ниже 240°С, наоборот, выгоднее применять замедленное охлаждение, так как образующиеся структурные напряжения успевают выравняться, а твердость образовавшегося мартенсита практически не снижается. Правильный выбор закалочной среды имеет большое значение для успешного проведения термической обработки. Наиболее распространенные закалочные среды —вода, 5—10%-ный водный раствор едкого натра или поваренной соли и минераль¬ное масло. Для закалки углеродистых сталей можно рекомендовать воду с температурой 18° С; а для закалки большинства легирован¬ных сталей — масло.

Закаливаемость и прокаливаемость стали. При закалке стали важно знать ее закаливаемость и прокаливаемость. Эти характерис-тики не следует смешивать.

Закаливаемость показывает способность стали к повы¬шению твердости при закалке. Некоторые стали обладают плохой закаливаемостью, т.е. имеют недостаточную твердость после за¬калки. О таких сталях говорят, что они «не принимают» закалку. Закаливаемость стали зависит в основном от содержания в ней углерода. Это объясняется тем, что твердость мартенсита зависит от степени искажения его кристаллической решетки. Чем меньше в мартенсите углерода, тем меньше будет искажена его кристалли-ческая решетка и, следовательно, тем ниже будет твердость стали. Стали, содержащие менее 0,3% углерода, имеют низкую зака¬ливаемость и поэтому, как правило, закалке не подвергаются.

Прокаливаемость стали характеризуется ее способ¬ностью закаливаться на определенную глубину. При закалке по¬верхность детали охлаждается быстрее, так как она непосредствен¬но соприкасается с охлаждающей жидкостью, отнимающей тепло. Сердцевина детали охлаждается гораздо медленнее, тепло из цент¬ральной части детали передается через массу металла к поверх¬ности и только на поверхности поглощается охлаждающей жидкостью. Прокаливаемость стали зависит от критической скорости за¬калки: чем ниже критическая скорость, тем на большую глубину прокаливаются стальные детали. Например, сталь с крупным при¬родным зерном аустенита (крупнозернистая), которая имеет низ¬кую критическую скорость закалки, прокаливается на большую глу¬бину, чем сталь с мелким природным зерном аустенита (мелкозернистая), имеющая высокую критическую скорость закалки. Поэто¬му крупнозернистую сталь применяют для изготовления деталей, которые должны иметь глубокую или сквозную прокаливаемость, а мелкозернистую — для деталей с твердой поверхностной закален¬ной коркой и вязкой незакаленной сердцевиной. На глубину прокаливаемости влияют также исходная структура закаливаемой стали, температура нагрева под закалку и закалочная среда. Прокаливаемость стали можно определить по излому, по микроструктуре и по твер-дости.

Виды закалки стали. Су¬ществует несколько способов закалки, применяемых в за¬висимости от состава стали, характера обрабатываемой де¬тали, твердости, которую не¬обходимо получить, и усло¬вий охлаждения. Закалка в одной среде схематично показана на рис. 1 в виде кривой 1. Такую закалку проще выполнять, но ее можно применять не для каждой стали и не для любых деталей, так как быстрое охлаждение деталей переменного сечения в боль¬шом интервале температур способствует возникновению температур¬ной неравномерности и больших внутренних напряжений, что может вызвать коробление детали, а иногда и растрескивание (если вели¬чина внутренних напряжений превзойдет предел прочности). Чем больше углерода в стали, тем больше объемные изменения и структурные напряжения, тем больше опасность возникновения трещин.

Рис. 1. Кривые охлаждения для различных способов закалки

Заэвтектоидные стали закаливают в одной среде, если детали имеют простую форму (шарики, ролики и т. д.). Если детали слож¬ной формы, применяют либо закалку в двух средах, либо ступенча¬тую закалку. Закалку в двух средах (кривая 2)применяют для инструмента из высокоуглеродистой стали (метчики, плашки, фре¬зы). Сущность способа состоит в том, что деталь вначале замачива¬ют в воде, быстро охлаждая ее до 300—400° С, а затем переносят в масло, где оставляют до полного охлаждения.

Ступенчатую закалку (кривая 3) выполняют путем быстрого охлаждения деталей в соляной ванне, температура кото¬рой намного выше температуры начала мартенситного превращения (240—250° С). Выдержка при этой температуре должна обеспечить выравнивание температур по всему сечению детали. Затем детали охлаждают до комнатной температуры в масле или на спокойном воздухе, устраняя тем самым термические внутренние напряжения. Ступенчатая закалка уменьшает внутренние напряжения, ко¬робление и возможность образования трещин. Недостаток этого вида закалки в том, что горячие следы не мо¬гут обеспечить большую скорость охлаждения при температуре 400—600° С. В связи с этим ступенчатую закалку можно применять для деталей из углеродистой стали небольшого сечения (до 8—10 мм). Для легированных сталей, имеющих небольшую критическую ско¬рость закалки, ступенчатая закалка применима к деталям большого сечения (до 30 мм).

Изотермическую закалку (кривая 4)проводят так же, как ступенчатую, но с более длительной выдержкой при темпера¬туре горячей ванны (250—300° С), чтобы обеспечить полный распад аустенита. Выдержка, необходимая для полного распада аустенита, определяется по точкам а и b и по S-образной кривой (см. рис. 1). В результате такой закалки сталь приобретает структуру игольча¬того троостита с твердостью HRC45 55 и с сохранением необхо¬димой пластичности. После изотермической закалки охлаждать сталь можно с любой скоростью. В качестве охлаждающей среды ис¬пользуют расплавленные соли: 55% KNO3 + 45% NaNO2 (темпе¬ратура плавления 137° С) и 55% KNO3 + 45% NaNO3 (температура плавления 218° С), допускающие перегрев до необходимой темпера¬туры. Изотермическая закалка имеет следующие преимущества перед обычной: минимальное коробление стали и отсутствие трещин; большая вязкость стали. В настоящее время широко используют ступенчатую и изотерми¬ческую светлую закалки.

Светлую закалку стальных деталей проводят в специ¬ально оборудованных печах с защитной средой. На некоторых инст¬рументальных заводах для получения чистой и светлой поверхности закаленного инструмента применяют ступенчатую закалку с ох-лаждением в расплавленной едкой щелочи. Перед закалкой инстру¬мент нагревают в соляной ванне из хлористого натрия при темпера¬туре на 30—50° С выше точки АС1 и охлаждают при 180—200° С в ванне, состоящей из смеси 75% едкого калия и 25% едкого натра сдобавлением 6—8% воды (от веса всей соли). Смесь имеет тем¬пературу плавления около 145° С и, благодаря тому что в ней находится вода, обладает очень высокой закаливающей способ¬ностью.

При ступенчатой закалке стали с переохлажде¬нием аустенита в расплавленной едкой щелочи с последующим окон¬чательным охлаждением на воздухе детали приобретают чистую светлую поверхность серебристо-белого цвета; в этом случае отпа¬дает необходимость в пескоструйной очистке деталей и достаточна промывка их в горячей воде.

Закалка с самоотпуском широко применяется в инструментальном производстве. Сущность ее состоит в том, что детали не выдерживают в охлаждающей среде до полного охлажде¬ния, а в определенный момент извлекают из нее, чтобы сохранить в сердцевине изделия некоторое количество тепла, за счет которого производится последующий отпуск. После достижения требуемой температуры отпуска за счет внутреннего тепла деталь окончатель¬но охлаждают в закалочной жидкости. Проконтролировать отпуск можно по цветам побежалости (см. рис. 2), появляющимся на зачищенной поверхности стали при 220—330° С.

Рис. 2. Цвета побежалости при отпуске

Закалку ссамоотпуском применяют для зубил, кувалд, слесарных молотков, кернеров и другого инструмента, требующего высокой твердости на поверхности и сохранения вязкой сердцевины.

Способы охлаждения при закалке. Быстрое охлаждение стальных деталей при закалке является причиной возникновения в них боль¬ших внутренних напряжений. Эти напряжения иногда приводят к короблению деталей, а в наиболее тяжелых случаях — к трещинам. Особенно большие и опасные внутренние напряжения возни¬кают при охлаждении в воде. Поэтому там, где можно, следует ох¬лаждать детали в масле. Однако в большинстве случаев для деталей из углеродистой стали это невозможно, так как скорость охлаждения в масле значительно меньше критической скорости, необходи¬мой для превращения аустенита в мартенсит. Следовательно, мно¬гие детали из углеродистых сталей рекомендуется закаливать с ох-лаждением в воде, но при этом уменьшать неизбежно возникающие внутренние напряжения. Для этого пользуются некоторыми из описанных способов закалки, в частности, закалкой в двух средах, закалкой с самоотпуском и т. д. Внутренние напряжения зависят также от способа погружения деталей в закалочную среду. Необходимо придерживаться следую¬щих основных правил: детали, имеющие толстую и тонкую части, погружать в закалоч¬ную среду сначала толстой частью; детали, имеющие длинную вытянутую форму (метчики, сверла развертки), погружать в строго вертикальном положении, иначе они покоробятся (рис. 3).

Рис. 3. Правильное погружение деталей и инструментов в за¬каливающую среду

Иногда по условиям работы должна быть закалена не вся деталь, а лишь часть ее. В этом случае применяют местную закалку: деталь нагревают не полностью, а в закалочную среду погружают целиком. В этом случае закаливается только нагретая часть детали. Местный нагрев мелких деталей производят в соляной ванне, погружая в нее только ту часть детали, которую требуется закалить; так закаливают, например, центры токарных станков. Можно по¬ступать и так: нагреть деталь полностью, а охладить в закалочной среде только ту часть, которая должна быть закалена.

Дефекты, возникающие при закалке стали. Недостаточная твердость закаленной детали — следствие низкой темепературы нагрева, малой выдержки при рабочей температуре или недостаточной скорости охлаждения. Исправление дефекта: нормализация или отжиг с последующей закалкой; при¬менение более энергичной закалочной среды.

Перегрев связан с нагревом изделия до температуры, значительно превышающей необходимую температуру нагрева под закалку. Перегрев сопровождается образованием крупнозернистой структуры, в результате чего повышается хрупкость стали. И справление дефекта: отжиг (нормализация) и последущая закалка с необходимой температуры.

Пережог возникает при нагреве стали до весьма высоких температур, близких к температуре плавления (1200—1300° С) в окислительной атмосфере. Кислород проникает внутрь стали, и по границам зерен образуются окислы. Такая сталь хрупка и исправить ее невозможно. Окисление и обезуглероживание стали ха¬рактеризуются образованием окалины (окислов) на поверхности дета¬лей и выгоранием углерода в поверхностных слоях. Этот вид брака термической обработкой неисправим. Если позволяет припуск на механическую обработку, окисленный и обезуглероженный слой нужно удалить шлифованием. Чтобы предупредить этот вид брака, детали рекомендуется нагревать в печах с защитной атмосфе¬рой. Коробление и трещины — следствия внутренних напряжений. Во время нагрева и охлаждения стали наблюдаются объемные изменения, зависящие от температуры и структурных пре¬вращений (переход аустенита в мартенсит сопровождается увеличе¬нием объема до 3%). Разновременность превращения по объему за¬каливаемой детали вследствие различных ее размеров и скоростей охлаждения по сечению ведет к развитию сильных внутренних нап¬ряжений, которые служат причиной трещин и коробления деталей в процессе закалки. Образование трещин обычно наблюдается при температурах ниже 75—100° С, когда мартенситное превращение охватывает значительную часть объема стали. Чтобы предупредить образова¬ние трещин, при конструировании деталей необходимо избегать резких выступов, заостренных углов, резких переходов от тонких сечений к толстым; следует также медленно охлаждать сталь в зоне образования мартенсита (закалка в масле, в двух средах, ступенча¬тая закалка). Трещины являются неисправимым браком, коробле-ние же можно устранить последующей рихтовкой или правкой.

Основные превращения в железоуглеродистых сплавах при медленном нагревании и охлаждении Линия на диаграмме Температура превращения, °С Описание превращения Обозначение критических точек PSK 723 Превращение перлита в аустенит. Превращение аустенита в перлит Ac1, Ar1 MO 768 Потери магнитных свойств для сталей с содержанием углерода до 0,5%. Возникновение магнитных свойств для тех же сталей. Ac2, Ar2 GS 723-910 Окончание растворения феррита в аустените в доэвтектоидных сталях. Начало выделения феррита из аустенита в доэвтектоидных сталях. Ac3, Ar3 SE 723-1130 Окончание растворения цементита в аустените в заэвтектоидных сталях. Начало выделения цементита из аустенита в заэвтектоидных сталях. Acm, Arm IE — Начало плавления стали при нагреве. Окончание затвердевания стали при охлаждении — ECF — Начало плавления чугуна при нагреве. Окончание затвердевания чугуна при охлаждении —

Источник: Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г.

Отличие доэвтектоидных сталей от заэвтектоидных по микроструктуре

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Декан МСФ______________Р.И.Дедюх

«___»___________________2009 г.

СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по курсу «Материаловедение» для студентов МСФ

Часть 2

Томск 2009

УДК 620.18:669.14.018.252:548.53

Сборник методических указаний к выполнению лабораторных работ по курсу “Материаловедение” для студентов МСФ. Часть 2. – Томск, Изд-во ТПУ, 2009.

Составители: Егоров Ю.П.,

Ковалевская Ж. Г.,

Лозинский Ю.М.,

Марр Е.И.,

Утьев О.М.,

Хворова И.А.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры «Материаловедение и технология металлов» «18» октября 2007 г.

Зав.кафедрой МТМ

доц., канд.техн.наук __________________ Ю.П. Егоров

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

МИКРОСТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Цель работы

Изучение микроструктуры отожженных углеродистых сталей.

Материалы и оборудование для выполнения работы

1. Металлографические микроскопы.

2. Коллекция шлифов сталей.

3. Альбом фотографий микроструктур углеродистых сталей.

4. Тренажер «Диаграмма Fe – Fe3C».

Порядок выполнения работы

1. Изучить содержание основных положений работы.

2. Разобраться с помощью тренажера со стальной частью диаграммы Fe – Fe3C.

3. Получить навыки определения под микроскопом элементов структуры стали: феррита, цементита, перлита, для чего:

а) рассмотреть фотографии микроструктур в альбоме;

б) рассмотреть под микроскопом подобранные шлифы для изучения структурных составляющих и зарисовать схемы рассмотренных структур.

4. Изучить микроструктуру трех-четырех образцов, относящихся к различным классам стали (доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные), определить к какому из названных классов относится каждый образец. Зарисовать схему микроструктуры рассмотренных образцов и обозначить на рисунках структурные составляющие.

5. В образце доэвтектоидной стали определить содержание углерода в %.

Основные положения

На диаграмме состояния железо–углерод (рис. 1) сплавы, относящиеся к сталям, расположены в интервале концентраций углерода до 2,14 %, т.е. левее точки Е

. При температурах ниже 727 °С все отожженные углеродистые стали состоят из двух фаз — феррита и цементита.
Феррит — это твердый раствор углерода в железе с объемно-центрированной кубической решеткой (Fea). Максимальная растворимость углерода в Fea составляет около 0,02 % (точка Р
).
Цементит — это карбид железа Fe3C, содержащий 6,67 % С.
При температурах выше линии GSE

равновесной фазой является
аустенит — твердый раствор углерода в железе с гранецентрированной кубической решеткой (Feg). Предельная растворимость углерода в Feg — 2,14 % (точка Е
).

В результате фазовых превращений в твердом состоянии при малых скоростях охлаждения в стали образуются следующие структуры: перлит, избыточный феррит, вторичный цементит и третичный цементит.

Рис. 1. Диаграмма Fe – Fe3C

На линии GS

из аустенита начинает выделяться избыточный феррит, а на линии
SE
— вторичный цементит. На линии
Р Q
из феррита выделяется третичный цементит. Во всех сплавах правее точки
Р
при небольшом переохлаждении до температур ниже 727 °С аустенит эвтектоидного состава (0,8 % С) распадается на эвтектоидную смесь феррита и цементита, называемую
перлитом, причем цементит может быть в виде пластинок или зерен (Приложение, рис. 4).
Сталь, содержащую 0,8 % С, называют эвтектоидной. Стали, содержащие менее 0,8 % С называют доэвтектоидными, а более 0,8 % С — заэвтектоидными.

Металлографический анализ металлов и сплавов заключается в исследовании структуры материалов при больших увеличениях с помощью микроскопа, а наблюдаемая структура называется микроструктурой

. Изучение под микроскопом структуры металлов возможно лишь при достаточно интенсивном отражении световых лучей от исследуемой поверхности. Поэтому поверхность образца должна быть специально подготовлена. Образец, поверхность которого подготовлена для металлографического анализа, называется
микрошлифом
. Для изготовления микрошлифа необходимо вырезать образец из исследуемого металла, получить на нем плоскую, блестящую поверхность, а затем шлиф травят. Существует несколько методов травления, из которых наиболее распространен метод избирательного растворения фаз. Метод основан на различии физико-химических свойств отдельных фаз и пограничных участков зерен. В результате различной интенсивности растворения создается рельеф поверхности шлифа. Для травления микрошлиф погружают полированной поверхностью в раствор избранного состава и через некоторое время вынимают. Если полированная поверхность станет слегка матовой, травление считается законченным, шлиф сразу же промывают водой, затем спиртом и высушивают фильтровальной бумагой.

Микрошлифы сталей травят 3-4% раствором НNO3 в спирте, после чего структурно свободные феррит и цементит по сравнению с темным (коричневатым) перлитом выглядят белыми.

При охлаждении доэвтектоидной стали из аустенита вначале выделяется феррит. Размер ферритных зерен в значительной степени зависит от скорости охлаждения аустенита. При рассмотрении в микроскоп феррит наблюдается в виде светлых зерен неодинаковой яркости (Приложение, рис. 1). По мере увеличения концентрации углерода в доэвтектоидной стали количество зерен феррита убывает (Приложение, рис. 2), а количество перлита увеличивается.

В сплавах, содержащих 0,5-0,75 % C зерна феррита располагаются по границам зерен другой структурной составляющей — перлита — в виде разорванной сетки (Приложение, рис. 3).

В доэвтектоидной стали перлит в большинстве случаев имеет пластинчатое строение. Темные пластинки, видимые в перлите, представляют собой тени, отбрасываемые на участки феррита выступающими после травления участками цементита. Форма выделения перлита в доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях определяется условиями выполнения отжига. Форма и размер частиц цементита в перлите существенно влияют на свойства стали. Так, например, зернистый перлит более пластичен и имеет меньшую твердость, чем пластинчатый. Твердость зернистого перлита 160-220 НВ

, а пластинчатого — 200-250
НВ
. С уменьшением размера цементитных частиц твердость и прочность перлита возрастает. Форма цементитных частиц влияет на обрабатываемость стали резанием. Доэвтектоидные стали хорошо обрабатываются резанием, если имеют структуру пластинчатого перлита, а эвтектоидные и заэвтектоидные — зернистого.

В заэвтектоидных сталях возможно выделение вторичного цементита в виде сетки по границам зерен перлита (Приложение, рис. 5). Это происходит в результате окончания горячей обработки при излишне высокой температуре и является значительным дефектом заэвтектоидной стали, ухудшает ее прочность и вязкость. Еще одной, но более редко встречающейся формой выделения цементита, также сильно ухудшающей механические свойства, является образование его в виде игл (вследствие значительного перегрева).

Итак, можно выделить четыре типа структур сталей.

Первый тип структуры — феррит и третичный цементит — наблюдается в низкоуглеродистых сталях, содержащих до 0,02 % С (т. Р

). Такие стали называются
техническим железом.
Второй тип структуры — феррит и перлит — наблюдается в доэвтектоидных сталях, содержащих от 0,02 до 0,8 % С (т. S

). Чем больше в доэвтектоидной стали углерода, тем больше в ней перлита.

Третий тип структуры — перлит — наблюдается в эвтектоидной стали, содержащей 0,8 % С.

Четвертый тип структуры — вторичный цементит и перлит — наблюдается в заэвтектоидной стали с содержанием углерода от 0,8 до 2,14 % (т. Е

).

Отличие доэвтектоидных сталей от заэвтектоидных по микроструктуре

В доэвтектоидных и заэвтектоидных сталях имеется одна общая для обоих типов структур составляющая — перлит. Отличить при микроанализе до- и заэвтектоидные стали друг от друга можно только по избыточным выделениям: если в структуре находится избыточный феррит, то сталь доэвтектоидная, а если вторичный цементит, то сталь заэвтектоидная.

Имеются три металлографических способа отличить доэвтектоидные стали от заэвтектоидных.

а) При травлении раствором азотной кислоты избыточные феррит и цементит имеют светлый оттенок. Относительное весовое количество избыточного феррита в доэвтектоидных сталях может изменяться от 100 % (сталь состава точки Р

) до 0 % (сталь состава точки
S
). В то же время количество вторичного цементита в заэвтектоидных сталях может изменяться в узких пределах — от 0 % (сталь состава точки
S
) до 20 % (сталь состава точки
Е
).

Таким образом, если в отожженной стали, наряду с темным перлитом, обнаруживается светлая составляющая, занимающая более 20 % всей площади поля шлифа, видимого в микроскоп, то эта составляющая является избыточным ферритом, и сталь, следовательно, доэвтектоидная.

б) Если относительное количество светлой составляющей меньше 20 %, или если при микроанализе трудно произвести количественную оценку, то эта светлая составляющая может оказаться как избыточным ферритом, так и вторичным цементитом. В этом случае следует использовать индикаторный травитель — горячий щелочной раствор пикрата натрия, который окрашивает цементит в темно-коричневый цвет, оставляя феррит светлым.

в) Если избыточная фаза занимает менее 20 % площади шлифа, протравленного азотной кислотой, то при наличии некоторого опыта можно отличить вторичный цементит от избыточного феррита по форме и оттенку выделений.

Сетка избыточного феррита после отжига составлена из отдельных зерен, в то время как вторичный цементит на шлифе выявляется в виде почти непрерывной сетки. Сетка вторичного цементита выступает над перлитом в виде рельефа, так как твердый цементит после полировки слегка возвышается над более мягким и сильнее сполировывающимся перлитом. Вторичный цементит может выделяться из аустенита также в виде изолированных игл, как по границам, так и внутри колоний перлита. Наконец, цементит выглядит под микроскопом более светлым по сравнению с ферритом.

Влияние температуры закалки на структуру и свойства стали

Закалка — термическая обработка, заключается в нагревании стали до температуры выше критической (Ас3

для доэвтектоидной и
Ас1
для заэвтектоидной сталей) или температуры растворения избыточных фаз (рисунок 1), выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую. Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства, сталь после закалки обязательно подвергают отпуску.

Инструментальную сталь в основном подвергают закалке и отпуску для повышения твердости, износостойкости и прочности, а конструкционную сталь — для повышения прочности, твердости, получения достаточно высокой пластичности и вязкости, а для ряда деталей также и высокой износостойкости.

Рисунок 1 – Интервал рекомендуемых температур нагрева стали при закалке

Выбор температуры закалки

. Закалку с температуры выше верхних критических точек называют полной закалкой. Доэвтектоидные стали нагревают до температуры на 30—50 °С выше верхней критической точки Ас3 (рисунок 1). В этом случае сталь с исходной структурой перлит — феррит при нагреве приобретает аустенитную структуру, которая при последующем охлаждении со скоростью равной или выше критической превращается в мартенсит. Так полную закалку для стали с 0,4 % С проводят с температуры на 30-50 °С выше АС3, т. е. с 860 °С, с последующим быстрым охлаждением в воде. В результате такой закалки получаем структуру мартенсита (рисунок 2).

Рисунок 2 – Сталь с 0,4 % С после закалки с 860 С в воде. Мартенсит мелкоигольчатый. Травление 4 %-ным раствором HNO3 в спирте х450.

Мартенсит имеет игольчатое строение. Иглы (пластины) расположены под углом 60, 90 и 120  друг к другу. Размер игл мартенсита определяется величиной исходного (перед закалкой) зерна аустенита. Чем больше зерно аустенита, тем крупнее размер игл образовавшегося мартенсита.

Если сталь с 0,4 % С нагреть перед закалкой не до 860 С, а значительно выше, например до 1000 С, а затем охладить в воде, получится структура крупноигольчатого мартенсита (рисунок 3). Такая сталь обладает большой хрупкостью. При нагреве стали до 1000 С аустенитное зерно вырастает до значительных размеров и тем самым при охлаждении предопределяет образование крупноигольчатого мартенсита.

Рисунок 3 – Сталь с 0,4 % С после закалки с 1000 С в воде. Мартенсит крупноигольчатый. Травление 4 %-ным раствором HNO3 в спирте х500.

Закалку от температур, соответствующих интервалу между верхними и нижними критическими точками называют неполной закалкой и для доэвтектоидных сталей практически не применяют. При всех температурах нагрева в межкритическом интервале температур (Ac1 — Ас3) согласно диаграмме Fe – C сталь имеет две фазы аустенит и феррит. При охлаждении со скоростью равной или выше критической аустенит превращается в мартенсит, а феррит остается в стали без изменения. Так на рисунке 4 показана структура стали с 0,4 % С после неполной закалки с 770 С в воде. Основное поле — мелкоигольчатый мартенсит, светлые участки в виде разбросанных островков – феррит. В этом случае твердость и прочность стали имеют более низкие значения по сравнению со значениями, полученными при закалке от температуры 860 °С.

Рисунок 4 – Сталь с 0,4 % С после закалки с 770 С в воде. Мартенсит и феррит. Травление 4 %-ным раствором HNO3 в спирте х450.

Заэвтектоидные стали под закалку нагревают на 30—50 °С выше точки Ас1 (рисунок 1), т. е. проводят неполную закалку. При таком нагреве образуется аустенит при сохранении некоторого количества вторичного цементита. После охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворимых частиц карбидов, обладающих высокой твердостью. Цементит тверже мартенсита, поэтому неполная закалка заэвтектоидных сталей обеспечивает максимальную твердость. На рисунке 5 показана структура заэвтектроидной стали с 1,2 % С после закалки при 770 °С в воде и последующего отпуска при 150 °С. Структура состоит из мартенсита отпуска и зерен вторичного цементита. Невысокий отпуск дан для снятия внутренних напряжений, получившихся при закалке стали.

Нагрев выше линии Аcm излишен, наоборот, он даже вреден, так как при нагреве стали выше Аcm она перегревается, аустенитное зерно вырастает до больших размеров, и после охлаждения стали в воде получается крупноигольчатый мартенсит (рисунок 6), имеющий весьма большую хрупкость.

Рисунок 5 – Сталь с 1,2 % С после закалки с 770 С в воде и отпуск при 150 С. Мартенсит и вторичный цементит. Травление 4 %-ным раствором HNO3 в спирте х450.

Рисунок 6 – Сталь с 1,2 % С после закалки с 950 С в воде и отпуск при 150 С. Мартенсит крупноиголчатый. Травление 4 %-ным раствором HNO3 в спирте х450.

Верхний предел температуры закалки для большинства заэвтектоидных сталей ограничивают, так как чрезмерное повышение температуры выше Ас1 связано с ростом зерна, что приводит к снижению прочности и сопротивления хрупкому разрушению. Поэтому интервал колебания температур закалки большинства сталей невелик (15-20 °С).

Для многих легированных сталей температура нагрева под закалку значительно превышает критические точки Ас1 и Ас3 (на 150—250°С), что необходимо для перевода в твердый раствор специальных карбидов и получения требуемой легированности аустенита. Это повышение температуры не ведет к заметному росту зерна, так как нерастворенные частицы карбидов тормозят рост зерна аустенита.

Продолжительность нагрева при аустенизации стали

. Продолжительность нагрева должна обеспечить прогрев изделия по сечению и заверше­ние фазовых превращений, но не должна быть слишком большой, чтобы не вызвать роста зерна и обезуглероживания поверхностных слоев стали.

Общая продолжительность нагрева тобщ = тсп + тив, где тсп — продолжительность сквозного прогрева до заданной (конечной) температуры, обусловленная формой и размером изделия, их расположением, типом печи, составом и свойствами стали и т. д.; тив — продолжительность изотермической выдержки при данной температуре, не зависящая от формы и размера изделия и определяемая только составом и исходным состоянием стали.

Для определения тобщ чаще пользуются опытными данными (таблица 1).

Таблица

1 Ориентировочная продолжительность нагрева изделий для закалки

Условия нагрева Продолжительность нагрева, на 1 мм сечения (или толщины изделия), с
круглого квадратного прямоугольного
В электропечи 40-50 50-60 60-75
В пламенной печи 35-40 45-60 55-60
В соляной ванне 12-15 15-18 18-22

Величина тив должна быть минимальной, но обеспечивать завершение фазовых превращений в стали и необходимую концентрацию углерода и легирующих элементов в аустените.

Продолжительность изотермической выдержки при заданной температуре для деталей машин часто принимают равной 15—25% от продолжительности сквозного прогрева.

Фасонный инструмент и детали машин сложных форм при нагреве под закалку для уменьшения деформации рекомендуется предварительно подогревать в печи при 400-600 °С.

Прокаливаемость и закаливаемость

.

В зависимости от химического состава резко меняются прокаливаемость и закаливаемость стали. Под прокаливаемостью

понимают способность стали воспринимать закалку на большую или меньшую глубину и величину зоны высокой твердости. За глубину прокаливаемости принимают расстояние от поверхности с мартенситной структурой до полумартенситной зоны, структура которой состоит из 50% мартенсита и 50% троостита. Полумартенситная зона определяется по структуре или твердости.

Закаливаемость

— способность стали к повышению твердости в результате закалки. Закаливаемость зависит, прежде всего, от содержания углерода и карбидообразующих легирующих элементов. Чем больше углерода, тем выше твердость, тем выше закаливаемость. Резкое падение закаливаемости происходит тогда, когда в её структуре становится менее 50% мартенсита.

Способы закалки

. В зависимости от условий охлаждения существует несколько способов закалки (рисунок 7).

Рисунок 7 – Схемы различных способов закалки: а – в одном охладителе; б – в двух средах; в – ступенчатая; г – изотермическая

Наиболее распространена закалка в одном охладителе

(рисунок 7, а). Однако в этом случае появляются значительные термические и структурные напряжения из-за быстрого охлаждения деталей в большом интервале температур. Напряжения могут вызвать коробление деталей, а если они превысят предел прочности, то и появление трещин. Для уменьшения напряжений при закалке в одном охладителе применяют
подстуживание,
когда перед погружением в закалочную среду нагретую сталь охлаждают на воздухе (подстуживают) до температуры несколько выше Аr1
.
Это возможно для сталей, имеющих большую разницу между точками АС3 и Аr1, (тепловой гистерезис), в частности, для кремнистых, рессорно-пружинных и марганцевистых сталей.

Иногда при термообработке инструмента для уменьшения структурных напряжений применяют закалку в двух средах

(рисунок 7, б), т. е. охлаждают изделия до температуры несколько выше Мн быстро в воде, а затем более медленно в масле.

Еще больший эффект дает ступенчатая закалка

(рисунок 7,
в),
при которой нагретая до состояния аустенита сталь охлаждается в расплаве солей до температуры несколько выше Мн. При этой температуре делается короткая выдержка для выравнивания температуры по сечению детали, а затем охлаждается более медленно. В результате получается мартенситная структура, свободная от значительных структурных и термических напряжений. В соляных ваннах при температуре несколько выше Мн проводят
изотермическую закалку
(рисунок 7, г), только выдержку при постоянной температуре делают до полного окончания распада аустенита. В этом случае получается структура бейнита (игольчатого троостита) с твердостью 45—55
HRC,
имеющего достаточною вязкость. Ступенчатой и изотермической закалке подвергают стали с достаточно большим инкубационным периодом. К мало- и среднеуглеродистым сталям такой способ закалки применять нельзя.

Закалка сталей

Закалка — это процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали до температуры выше критической и последующем быстром охлаждении, со скоростью подавляющей распад аустенита на феррито-цементитную смесь и обеспечивающей структуру мартенсита.

 

Содержание

Мартенсит и мартенситное превращение в сталях

Мартенсит — это пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе (α-Fe). Что такое аустенит, цементит, феррит и перлит читаем здесь. При нагреве эвтектоидной стали (0,8 % углерода) выше точки А1, исходная структура перлит превратится в аустенит. При этом в аустените растворится весь углерод, который имеется в стали, т. е. 0,8 %. Быстрое охлаждение со сверхкритической скоростью (см. рисунок ниже), например в воде (600 °С/сек), препятствует диффузии углерода из аустенита, но кристаллическая ГЦК решетка аустенита перестроится в тетрагональную решетку мартенсита. Данный процесс называется мартенситным превращением. Он характеризуется сдвиговым характером перестройки кристаллической решетки при такой скорости охлаждения, при которой диффузионные процессы становятся невозможны. Продуктом мартенситного превращения является мартенсит с искаженной тетрагональной решеткой. Степень тетрагональности зависит от содержания углерода в стали: чем его больше, тем больше степень тетрагональности. Мартенсит — это твердая и хрупкая структура стали. Находится в виде пластин, под микроскопом выглядит, как иглы.

Температура закалки для большинства сталей определяется положением критических точек А1 и А3. На практике температуру закалки сталей определяют при помощи марочников сталей. Как выбрать температуру закалки стали с учетом точек Ас1 и Ас3 читаем по ссылке.

Микроструктура стали после закалки

Для большинства сталей после закалки характерна структура мартенсита и остаточного аустенита, причем количество последнего зависит от содержания углерода и качественного и количественного содержания легирующих элементов. Для конструкционных сталей среднего легирования количество остаточного аустенита может быть в пределах 3-5%. В инструментальных сталях это количество может достигать 20-30%.

Вообще, структура стали после закалки определяется конечными требованиями к механическим свойствам изделия. Наряду с мартенситом, после закалки в структуре может присутствовать феррит или цементит (в случае неполной закалки). При изотермической закалке стали ее структура может состоять из бейнита. Структура, конечные свойства и способы закалки стали рассмотрены ниже.

Частичная закалка стали

Частичной называется закалка, при которой скорости охлаждения не хватает для образования мартенсита и она оказывается ниже критической. Такая скорость охлаждения обозначена синей линией на рисунке. При частичной закалке как-бы происходит задевание «носа» С-кривой стали. При этом в структуре стали наряду с мартенситом будет присутствовать троостит в виде черных островковых включений.

Микроструктура стали с частичной закалкой выглядит примерно следующим образом

Частичная закалка является браком, который устраняется полной перекристаллизацией стали, например при нормализации или при повторном нагреве под закалку.

Неполная закалка сталей

Закалка от температур, лежащих в пределах между А1 и А3 (неполная закалка), сохраняет в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Это понятно, так как твердость феррита составляет 80НВ, а твердость мартенсита зависит от содержания углерода и может составлять более 60HRC. Поэтому данные стали обычно нагревают до температур на 30–50 °С выше А3 (полная закалка). В теории, неполная закалка сталей не допустима и является браком. На практике, в ряде случаев для избежания закалочных трещин, неполная закалка может использоваться. Очень часто это касается закалки токами высокой частоты. При такой закалке необходимо учитывать ее целесообразность: тип производства, годовую программу, тип ответственности изделия, экономическое обоснование. Для заэвтектоидных сталей закалка от температур выше А1, но ниже Асm дает в структуре избыточный цементит, что повышает твердость и износоустойчивость стали. Нагрев выше температуры Аcm ведет к снижению твердости из-за растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита. При этом происходит рост зерна аустенита, что также негативно сказывается на механических характеристиках стали.

Таким образом, оптимальной закалкой для доэвтектоидных сталей является закалка от температуры на 30–50 °С выше А3, а для заэвтектоидных – на 30–50 °С выше А1.

Скорость охлаждения также влияет на результат закалки. Оптимальной охлаждающей является среда, которая быстро охлаждает деталь в интервале температур минимальной устойчивости переохлажденного аустенита (в интервале носа с-кривой) и замедленно в интервале температур мартенситного превращения.

Стадии охлаждения при закалке

Наиболее распространенными закалочными средами являются вода различной температуры, полимерные растворы, растворы спиртов, масло, расплавленные соли. При закалке в этих средах различают несколько стадий охлаждения:

— пленочное охлаждение, когда на поверхности стали образуется «паровая рубашка»;

— пузырьковое кипение, наступающее при полном разрушении этой паровой рубашки;

— конвективный теплообмен.

Более подробно про стадии охлаждения при закалке можно прочитать в статье «Характеристики закалочных масел» 

Кроме жидких закалочных сред используется охлаждение в потоке газа разного давления. Это может быть азот (N2), гелий (Не) и даже воздух. Такие закалочные среды часто используются при вакуумной термообработке. Здесь нужно учитывать факт возможности получения мартенситной структуры — закаливаемость стали в определенной среде, т. е. химический состав стали от которого зависит положение с-кривой.

Факторы, влияющие на положение с-кривых:

— Углерод. Увеличение содержания углерода до 0,8% увеличивает устойчивость переохлажденного аустенита, соответственно с-кривая сдвигается вправо. При увеличении содержания углерода более 0,8%, с-кривая сдвигается влево;

— Легирующие элементы. Все легирующие элементы в разной степени увеличивают устойчивость аустенита. Это не касается кобальта, он уменьшает устойчивость переохлажденного аустенита;

— Размер зерна и его гомогенность. Чем больше зерно и чем оно однороднее структура, тем выше устойчивость аустенита;

— Увеличение степени искажения кристаллической решетки снижает устойчивость переохлажденного аустенита.

Температура влияет на положение с-кривых через все указанные факторы.

Способы закалки сталей

На практике применяются различные способы охлаждения в зависимости от размеров деталей, их химического состава и требуемой структуры (схема ниже).

Схема: Скорости охлаждения при разных способах закалки сталей

Непрерывная закалка стали

Непрерывная закалка (1) – способ охлаждения деталей в одной среде. Деталь после нагрева помещают в закалочную среду и оставляют в ней до полного охлаждения. Данная технология самая распространенная, широко применяется в условиях массового производства. Подходит практически для всех типов конструкционных сталей.

Закалка в двух средах

Закалка в двух средах (скорость 2 на рисунке) осуществляется в разных закалочных средах, с разными температурами . Сначала деталь охлаждают в интервале температур например 890–400 °С например в воде, а потом переносят в другую охлаждающую среду – масло. При этом мартенситное превращение будет происходить уже в масляной среде, что приведет к уменьшению поводок и короблений стали. Такой способ закалки используют при термообработке штампового инструмента. На практике часто используют противоположный технологический прием — сначала детали охлаждают в масле, а затем в воде. При этом мартенситное превращение происходит в масле, а в воду детали перемещают для более быстрого остывания. Таким образом экономится время на осуществление технологии закалки.

Ступенчатая закалка

При ступенчатой закалке (скорость 3) изделие охлаждают в закалочной среде, имеющей температуру более высокую, чем температура мартенситного превращения. Таким образом получается некая изотермическая выдержка перед началом превращения аустенита в мартенсит. Это обеспечивает равномерное распределение температуры по всему сечению детали. Затем следует окончательное охлаждение, во время которого и происходит превращение мартенситное превращение. Этот способ дает закалку с минимальными внутренними напряжениями. Изотермическую выдержку можно сделать чуть ниже температуры Мн, уже после начала мартенситного превращения (скорость 6). Такой способ более затруднителен с технологической точки зрения.

Изотермическая закалка сталей

Изотермическая закалка (скорость 4) делается для получения бейнитной структуры стали. Данная структура характеризуется отличным сочетание прочностных и пластических свойств. При изотермической закалке детали охлаждают в ванне с расплавами солей, которые имеют температуру на 50–150 °С выше мартенситной точки Мн, выдерживают при этой температуре до конца превращения аустенита в бейнит, а затем охлаждают на воздухе.

При закалке на бейнит возможно получение двух разных структур:  верхнего и нижнего бейнита. Верхний бейнит имеет перистое строение. Он образуется в интервале 500-350°С и состоит из частиц феррита в форме реек толщиной <1 мкм и шириной 5-10 мкм, а также из тонких частиц цементита. Структура верхнего бейнита отличается более высокой твердостью и прочностью, но пониженной пластичностью. Нижний бейнит имеет игольчатое мартенситоподобное строение, образуется в интервале 350-200 °С. Нижний бейнит состоит из тонких частиц ε-карбидов, расположенных в пластинках феррита. Бейнитное превращение никогда не идет до конца. В структуре всегда есть мартенсит и остаточный аустенит. Более предпочтительной, в плане эксплуатационных характеристик, является структура нижнего бейнита. Изделия с такой структурой используются в вагоностроении, в деталях испытывающих ударно-растягивающие напряжения. Технология закалки на бейнит требует специального закалочного оборудования. Дополнительные материалы по этой технологии можете найти в статье «Технология закалки на бейнит».

Обработка холодом (5) применяется для сталей, у которых температура конца мартенситного превращения Мк находится ниже комнатной температуры.

Обработке холодом подвергают быстрорежущие стали, цементованные детали, мерительные инструменты, и другие особо точные изделия. Подробнее про этот нестандартный способ термообработки можете прочитать в статье «Обработка холодом стальных деталей»

Зависимость твердости мартенсита от содержания углерода

Твердость стали после закалки зависит от твердости мартенсита, которая в свою очередь зависит от содержания углерода. С увеличением содержания углерода увеличивается и твердость после закалки стали. Графическая зависимость приведена на рисунке.

График зависимости твердости мартенсита от содержания углерода

Почему не рекомендуется полная закалка заэвтектоидной стали

Для заэвтектоидной стали применяют неполный отжиг и нормализацию.

Неполный отжиг.Заэвтектоидные стали подвергают неполному отжигу, так как полный отжиг приводит к появлению цементитной сетки по границам зерен пластинчатого перлита, что приводит к резкому снижению пластичности стали. Неполный отжиг, то есть нагрев стали выше температуры Ас1 на 30-50 град – основной способ получения структуры зернистого перлита. Неполный отжиг заэвтектоидных сталей называют также сфероидизацией.Такой отжиг часто осуществляют маятниковым способом (температуру несколько раз изменяют вблизи линии PSK, то перегревая выше нее на 30-50°С, то охлаждая ниже на 30-50°С) или путем длительной выдержки (5-6 часов) при температуре несколько выше линии PSK и последующего медленного охлаждения. После такого отжига цементит, обычно присутствующий в структуре в виде пластин, приобретает зернистую форму.

Рис.41. Изменение структуры стали при сфероидезирующем отжиге

Сталь со структурой зернистого перлита обладает большей пластичностью, меньшей твердостью и прочностью по сравнению с пластинчатым перлитом. Отжиг на зернистый перлит применяется для подготовки сталей к закалке или для улучшения их обрабатываемости резанием. Структурой зернистого перлита должны обладать инструментальные стали.

Нормализация состоит из нагрева стали на 30-50°С выше линии SE диаграммы Fe-Fe3C, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения на воздухе. Более быстрое охлаждение по сравнению с обычным отжигом приводит к более мелкозернистой структуре и удалению сетки цементита вторичного, который может образовываться в стали при медленном охлаждении. С этой целью нормализацию применяют, например, после цементации.

Закалка стали

Закалка – это термическая операция, которая заключается в нагреве сплава до температуры выше критических точек и охлаждении с высокой скоростью. В зависимости от того происходит ли в сплаве полиморфное превращение, цель закалки различна. Если в сплаве не протекает полиморфного превращения, закалкой можно зафиксировать при комнатной температуре высокотемпературное структурное состояние. Если в сплаве протекает полиморфное превращение, что происходит, например, в углеродистой стали, закалку применяют для получения другой структуры – мартенсита.

Рис. 42 Температурный интервал нагрева под закалку

Закалка углеродистой стали – это термическая операция, которая заключается в нагреве стали выше температуры фазового превращения, выдержке при этой температуре и охлаждении с высокой скоростью, выше некоторой критической.

Критическая скорость охлаждения – это минимальная скорость, охлаждая с которой в стали не происходит диффузионного распада аустенита с образованием структур перлитного типа, таких как перлит, сорбит, тростит, а также бейнит. При охлаждении со скоростью выше критической в стали происходит бездиффузионное (сдвиговое) превращение. Образовавшаяся в результате такого превращения структура названа в честь ученого-металлурга Мартенса — мартенсит.

Мартенсит — это пересыщенныйтвердый раствор углерода в феррите. Это неравновесная (метастабильная) структура, которая характеризуется максимальной твердостью и прочностью, но пластичность при этом практически равна нулю.

Закалку сталей подразделяют на объемную и поверхностную.

Объемная закалка направлена на получение максимально неравновесной структуры по всему объему детали. В зависимости от температуры нагрева закалку подразделяют на полную и неполную (рис.42). Для доэвтектоидной стали обычно применяют полную закалку с нагревом выше точки А3 (Ас3 +30 — 50 о С). А для заэвтектоидной – неполную с нагревом выше точки А1(Ас1+ 30 – 50 о С).

Нагрев >Ас3на (30 – 50 о С)при полной закалке позволяет получить мелкозернистый аустенит и, соответственно, после охлаждения – мелкокристаллический мартенсит.

Нагрев >Ас1на (30 – 50 о С)при неполной закалке приводит к сохранению в структуре кристаллов доэвтектоидного феррита, что снижает твердость и прочность стали.

Нагрев заэвтектоидной стали >Ас1на (30 – 50 о С)при неполной закалке приводит к образованию структуры мартенситас включениями вторичного цементита. Кристаллы цементита тверже кристаллов мартенсита, поэтому твердость стали выше, чем при полной закалке.

Заэвтектоидные стали предварительно подвергают сфероидезации, поэтому избыточныйFe3C округлой формы не вызывает снижения вязкости.

Нагрев вышеАcm при полной закалке приводит к укрупнению зерна аустенита, а в результате быстрого охлаждения — к образованию крупно игольчатого мартенсита с повышенным количеством остаточного аустенита. В этом случае твердость и прочность стали будут ниже, чем при неполной закалке.

Для получения мартенситной структуры необходимо переохладить аустенит до Мн, следовательно скорость охлаждения должна превышать критическую скорость закалки Vкр

Для углеродистых сталей необходимо очень резкое охлаждение ( ≈ 1000 о С/сек ), поэтому в качестве охлаждающей среды используют холодную воду или воду с добавлением соли или едкого натра.

Многие легированные стали приобретают мартенситную структуру при охлаждении в холодных или подогретых маслах( ≈ 100 о С/сек), а высоколегированные даже при охлаждении на воздухе( ≈ 10 о С/сек).

Отпуск стали.

Закаленная сталь очень твердая, но она хрупкая, у нее низкая пластичность и большие внутренние напряжения. В таком состоянии изделие не работоспособно, не надежно в эксплуатации. Поэтому для уменьшения внутренних напряжений и повышения пластичности после закалки всегда следует еще одна операция термической обработки, которая называется отпуск.

Отпуск – заключительная термическая операция, состоящая в нагреве закаленного сплава ниже температуры фазового превращения (для углеродистой стали это ниже температуры Ас1), выдержке и охлаждении на воздухе. Целью отпуска является получение более равновесной структуры, снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности, создание требуемого комплекса эксплуатационных свойств стали.

Различают три вида отпуска.

1.Низкий отпуск углеродистой стали проводят при температуре 150-200 0 С. При этом из мартенсита выделяется часть избыточного углерода с образованием мельчайших карбидных частиц. Но поскольку скорость диффузии здесь еще мала, некоторая часть углерода в мартенсите остается.

Целью низкого отпуска является снижение внутренних напряжений и некоторое уменьшение хрупкости при сохранении высокой твердости, прочности и износостойкости изделий. Структура стали в результате низкого отпуска представляет собой мартенсит отпуска или мартенсит отпуска и вторичный цементит. Закалке и низкому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент, а так же изделия, которые должны обладать высокой твердостью и износостойкостью (например, штампы для холодной штамповки или валки прокатных станов). Закалке и низкому отпуску подвергают стали с 0,7 – 1,3 %С.

2. Средний отпуск проводят при температуре 350 – 450 0 С. При этом из мартенсита уже выделяется весь избыточный углерод с образованием цементитных частиц. Тетрагональные искажения кристаллической решетки железа снимаются, она становится кубической. Мартенсит превращается в феррито-цементитную смесь с очень мелкими, в виде иголочек, частицами цементита, которая называется трооститом отпуска.

При этом происходит некоторое снижение твердости при значительном увеличении предела упругости и улучшения сопротивляемости действию ударных нагрузок. Закалку и средний отпуск проводят для пружин, рессор, ударного инструмента. Средний отпуск применяют для стали с содержанием углерода 0,5–0,65%.

3. Высокий отпуск проводят для среднеуглеродистых сталей с содержанием углерода 0,3 – 0,45%. Он заключается в нагреве закаленной стали до температуры 550 — 650 0 С. Цель высокого отпуск – достижение оптимального сочетания прочности, пластичности и вязкости. Структура стали после закалки и высокого отпуска – сорбит отпуска (мелкая смесь феррита и зернистого цементита, более крупного по сравнению с цементитом троостита отпуска). Термическая обработка, состоящая из закалки и последующего высокого отпуска, является основным видом термической обработки изделий из конструкционных сталей, подвергающихся в процессе эксплуатации действию высоких напряжений и ударных, часто знакопеременных нагрузок. Закалку с последующим высоким отпуском называют улучшением.

Время выдержки при низком отпуске составляет от 1 до 10-15 часов, так как при таких низких температурах диффузия углерода идет медленно. Для среднего и высокого отпуска обычно достаточно 1-2 часа. Для дисков газовых и паровых турбин, валов, цельнокованых роторов в теплоэнергетике требуется до 8 часов, потому что их структура должна быть максимально стабильной.

Изменение механических характеристик углеродистой стали при отпуске показано на рис. 43.

Рис.43.Изменение механических свойств стали при отпуске

Таким образом, с повышением температуры и продолжительности отпуска увеличиваются пластические свойства стали, но снижаются ее твердость и прочность. В практике термической обработки стали режим отпуска назначают в соответствии с требуемыми свойствами, которые определяются условиями работы детали.

4.4 Отпускная хрупкость.

Отпускной хрупкостью называют резкое падение ударной вязкости при отпуске при определенных температурах.

Различают два вида отпускной хрупкости – низкотемпературную и высокотемпературную. Первая развивается в температурном интервале 250-4000С. Ее называют необратимой или отпускной хрупкостью первого рода. Ударная вязкость закаленной стали после отпуска в этом интервале меньше, чем после отпуска ниже 2500С (рис. 44).

Рис. 44. Зависимость ударной вязкости от температуры отпуска

Если охрупченную сталь, отпущенную при 250-400 0 С, отпустить при более высоких температурах для перевода в вязкое состояние, то повторный отпуск в интервале 250-400 0 С не возвращает сталь в хрупкое состояние. Поэтому такую отпускную хрупкость называют необратимой.

Необратимая отпускная хрупкость в большей или меньшей степени свойственна всем сталям и не зависит от скорости охлаждения с температур отпуска. Ее причину связывают с неоднородным выделением карбидов по границам зерен при распаде мартенсита.

Второй провал на кривой ударной вязкости приходится на интервал температур отпуска примерно 450-600 0 С при медленном охлаждении (рис.44). При этом быстрое охлаждение с температур высокого отпуска, например в воде, предотвращает развитие отпускной хрупкости. Если же сталь вновь нагреть в этот интервал и медленно охладить, то отпускная хрупкость возвращается. Новый нагрев выше 600 0 С с быстрым охлаждением устраняет хрупкость и т.д. Поэтому это явление называют обратимой или отпускной хрупкостью второго рода.

Развитие отпускной хрупкости второго рода связывают с повышенной концентрацией фосфора на границах зерен. Наиболее широко используемые легирующие элементы – хром, никель, марганец усиливают эффект обратимой хрупкости, а введение молибдена и вольфрама уменьшают его. Особенно сильно на снижение склонности к отпускной хрупкости влияет молибден при введении его в сталь более 0,2%.

Способы закалки стали.

Выбор того или иного способа охлаждения при закалке определяется во-первых получением наибольшей прокаливаемости и во-вторых минимальным уровнем остаточных внутренних напряжений, чтобы уменьшить коробление деталей.

Используются несколько способов закалки, которые классифицируются по методу охлаждения:

1-закалка в одном охладителе;

2-закалка в двух охладителях;

Все рассмотренные способы закалки показаны на диаграмме распада переохлажденного аустенита на рис.45.

Закалка в одном охладителе (воде или масле). Это наиболее простой и распространенный способ. Однако некоторые стали при охлаждении в воде склонны к возникновению трещин. При охлаждении в масле скорость охлаждения меньше, но многие стали при таком охлаждении не закаливаются (скорость охлаждения меньше Vкр и мартенсит не образуется).

Закалка в двух охладителях (через воду в масло). При этом методе в верхнем интервале температур скорость охлаждения велика, но сталь достаточно пластична и значительных напряжений не возникает. При этом способе сталь быстро охлаждается в интервале температур 750–400°С, а затем деталь переносится в другую, более мягкую, охлаждающую среду, и в мартенситном интервале охлаждение происходит замедленно, что практически исключает образование трещин. Твердость при таком методе закалки такая же, как при закалке в воде. (рис.45, кривая 2). Это приводит к уменьшению внутренних напряжений и снижает вероятность появления трещин. Примером такой закалки может быть процесс с охлаждением вначале в воде, а затем в масле.

Ступенчатая закалка —заключается в том, что после нагрева детали переносят в печь-ванну с расплавом щелочей (обычно КОН+NaOH). Нагретую до температуры немного выше начала образования мартенсита (на 20-30° выше точки Мн т.е. до 350-400 0 С), выдерживают небольшое время для выравнивания температуры по сечению, а затем охлаждают в масле или на воздухе (рис.45, кривая 3).При этом обеспечивается быстрое охлаждение стали в верхней области температур, а затем делается выдержка, во время которой температура по сечению детали выравнивается, и термические напряжения уменьшаются.

Твердость после такой закалки такая же, как и в предыдущих способах, но напряжения и вероятность образования трещин еще меньше.В качестве жидких сред для ступенчатой закалки используют расплавы щелочей, селитры, легкоплавких металлов.

Ступенчатая закалка применяется только для мелких изделий (до 10мм) из углеродистых сталей. Для более крупных деталей ее не применяют, так как в расплаве щелочей скорость охлаждения внутри детали мала.

Для легированных сталей, обладающих высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, такую закалку применять нецелесообразно, так как они обычно хорошо закаливаются в масле, которое достаточно медленно охлаждает при температурах образования мартенсита.

Изотермическая закалкапроводится так же как и ступенчатая, но в расплаве щелочей детали выдерживают более длительное время (до полного распада аустенита на бейнит (рис.45,кривая 4). При этом существенных напряжений не возникает, но твердость получается ниже, чем при других способах закалки. Преимуществом этого способа является то, что после него не требуется отпуска. Изотермическая закалка обычно применяется для деталей сложной формы, склонных к деформациям и образованию трещин.

Обработка стали холодом.

Обработку стали холодом применяют для уменьшения количества остаточного аустенита в закаленных высокоуглеродистых сталях. При охлаждении до -70..-190 0 С остаточный аустенит превращается в мартенсит.

Обработку холодом проводят непосредственно после закалки путем погружения изделий в смесь авиационного бензина с жидким азотом на 1-1,5 часа.

Обработка холодом обычно применяется:

1. Для инструмента из быстрорежущих сталей и деталей

шарикоподшипников с целью повышения твердости;

2. Для улучшения свойств постоянных магнитов;

3. Для стабилизации размеров точного измерительного инструмента (например, калибров).

Закалка с самоотпуском.

При сквозной прокаливаемости все точки детали имеют практически одинаковую твердость. Однако, для ударного инструмента типа зубил, долот, штампов необходимо иметь высокую твердость рабочей поверхности и напротив высокую ударную вязкость хвостовой части. Этого можно добиться специальными способами охлаждения.

1.Охладить в воде только рабочую поверхность, вынуть деталь из воды и контролировать ее разогрев до нужной температуры по цветам побежалости.

2.Закалить всю деталь, а затем разогревать ее хвостовую часть, контролируя разогрев рабочей поверхности.

Поверхностная закалка

Для некоторых деталей при эксплуатации необходима высокая твердость и износостойкость поверхности в сочетании с хорошей вязкостью в сердцевине. Это касается деталей, работающих в условиях износа с одновременным действием динамических нагрузок (например, шестерни, пальцы, скрепляющие звенья трака гусеничных машин).

В таких случаях подвергают упрочнению не всю деталь, а только тонкий (несколько мм) поверхностный слой.

Поверхностная закалка – это нагрев до закалочных температур только поверхностного слоя детали с последующим быстрым охлаждением и образованием мартенситной структуры только в этом слое.

Осуществляют такую закалку быстрым нагревом поверхности, при котором сердцевина не успевает прогреваться за счет теплопроводности. При таком нагреве температура по сечению детали резко падает от поверхности к центру.

После охлаждения в сечении детали получаются три характерных зоны с разной структурой и свойствами (рис. 46).

а б в

Рис. 46. Поверхностная закалка стали:

а – распределение температур по сечению; б – структура при поверхностном нагреве;

в – структура после закалки

В зоне I после закалки получается мартенситная структура с максимальной твердостью, так как эта зона нагревалась выше критической температуры Ас3.

В зоне II после закалки в структуре, кроме мартенсита, будет присутствовать и феррит. Следовательно, твердость там будет ниже.

В зоне III нагрев и охлаждение не приводят к каким-либо изменениям структуры. Значит, здесь сохраняется исходная феррито-перлитная структура с низкой твердостью, но высокими пластическими свойствами.

После поверхностной закалки деталь может сопротивляться динамическим нагрузкам за счет вязкой сердцевины и хорошо работать в условиях износа благодаря твердой поверхности.

Быстрый нагрев поверхности, необходимый при такой технологии, осуществляется чаще всего индукционным способом (закалка ТВЧ). Деталь помещается в индуктор, подключенный к генератору тока высокой частоты (рис.47). Переменное магнитное поле высокой частоты наводит в тонком поверхностном слое металла вихревые токи, и нагрев осуществляется за счет сопротивления металла протеканию этих токов. Немедленно после нагрева, который длится секунды, деталь помещают в спрейер для охлаждения.

Рис.47. Схема закалки ТВЧ

Поверхностная закалка должна сопровождаться низким отпуском.

Чем выше частота внешнего переменного магнитного поля, тем тоньше слой, в котором сосредоточены вихревые токи. Поэтому глубина закаленного слоя может легко регулироваться и составляет от десятых долей миллиметра до 3–5 мм. Операцию закалки ТВЧ можно полностью автоматизировать. Способ очень производительный; коробление и окисление поверхности детали при этом минимально.

Иногда, для поверхностной закалки используют и другие способы нагрева – газопламенный (рис.48), лазерный, а также нагрев краткосрочным погружением в расплав солей.

Рис.48.Схема газопламенной закалки

Для способа упрочнения поверхностной закалкой созданы специально стали пониженной прокаливемости, например, 55ПП (0,55 % С и не более 0,5 % примесей).

Дата добавления: 2016-12-05 ; просмотров: 2455 | Нарушение авторских прав

Выбор технологических параметров закалки

Фактическая скорость печного нагрева определяется температурой, до которой нагрето печное пространство, и массой помещенной в него детали.

Температура закалки определяется исходя из массовой доли углерода в стали и соответствующего ей значения критической точки. Практически критические точки выбирают по справочникам или по диаграмме состояния «железо — цементит» (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент диаграммы состояния Fe – Fe3C c нанесенным оптимальным интервалом температур закалки

В зависимости от температуры нагрева закалку называют полной или неполной. При полной закалке сталь переводят в однофазное аустенитное состояние, т. е. нагревают выше критических температур Ас3 или Асcm, при неполной – до межкритических температур – между Ас1 и Ас3 (Асcm).

Доэвтектоидные стали подвергают полной закалке, при этом температура нагрева определяется следующим образом:

Такая температура обеспечивает получение при нагреве мелкозернистого аустенита, и соответственно после охлаждении — мелкокристаллического мартенсита с небольшим количеством остаточного аустенита. Неполная закалка доэвтектоидной стали приводит к сохранению в структуре мягкого феррита и снижению твердости и прочности закаленной стали.

Заэвтектоидные стали подвергают неполной закалке. Оптимальная температура:

После закалки заэвтектоидная сталь приобретает структуру, состоящую из мартенсита и цементита вторичного с небольшим количеством остаточного аустенита. Кристаллы цементита тверже кристаллов мартенсита, поэтому при неполной закалке заэвтектоидные стали имеют более высокую твердость, чем при полной.

Эвтектоидную сталь при закалке нагревают выше температуры Ас1 на 30-50 °С. После охлаждения структура этой стали будет представлять мартенсит с небольшим количеством остаточного аустенита.

Продолжительность нагрева и выдержки определяется размерами и конфигурацией деталей и способом их укладки в печи. Она должна быть такой, чтобы прошло выравнивание концентрации углерода в аустените. Обычно общее время нагрева и изотермической выдержки составляет 1-1,5 мин на мм наибольшего поперечного сечения детали.

Охлаждение при закалке должно производиться в такой охлаждающей среде, которая обеспечивает скорость охлаждения не менее критической. Охлаждающая способность наиболее распространенных закалочных сред увеличивается в следующей последовательности: минеральное масло, вода, водные растворы солей и щелочей.

Углеродистые стали обладают большой критической скоростью охлаждения и поэтому для них, как правило, в качестве охлаждающей среды выбирают воду или водные растворы солей и щелочей при нормальной температуре.

Закалочные напряжения складываются из термических и структурных напряжений. При закалке всегда возникает перепад температуры по сечению изделия. Разная величина термического сжатия наружных и внутренних слоев в период охлаждения обуславливает возникновение термических напряжений.

Мартенситное превращение связано с увеличением объема на несколько процентов. Поверхностные слои раньше достигают мартенситной точки, чем сердцевина изделия. Мартенситное превращение и связанное с ним увеличение объема около 1%, происходит в разных точках сечения изделия не одновременно, что приводит к возникновению структурных напряжений.

Суммарные закалочные напряжения растут с увеличением температуры нагрева под закалку и с повышением скорости охлаждения, так как в обоих этих случаях увеличивается перепад температур по сечению изделия.

Важнейшей характеристикой стали является ее закаливаемость. Под закаливаемостью понимают способность стали повышать твердость в результате закалки. Закаливаемость стали определяется в первую очередь содержанием в стали углерода.

Конструкционные стали подвергают закалке и отпуску для повышения прочности и твердости, получения высокой пластичности, вязкости и высокой износостойкости, а инструментальные – для повышения твердости и износостойкости.

Верхний предел температур нагрева для заэвтектоидных сталей ограничивается, так как приводит к росту зерна, что снижает прочность и сопротивление хрупкому разрушению.

Основными параметрами являются температура нагрева и скорость охлаждения. Продолжительность нагрева зависит от нагревательного устройства, по опытным данным на 1 мм сечения затрачивается: в электрической печи – 1,5…2 мин.; в пламенной печи – 1 мин.; в соляной ванне – 0,5 мин.; в свинцовой ванне – 0,1…0,15 мин.

По температуре нагрева различают виды закалки:

полная, с температурой нагрева на 30…50 o С выше критической температуры А3

.

Применяют ее для доэвтектоидных сталей. Изменения структуры стали при нагреве и охлаждении происходят по схеме:

.

Неполная закалка доэвтектоидных сталей недопустима, так как в структуре остается мягкий феррит. Изменения структуры стали при нагреве и охлаждении происходят по схеме:

неполная с температурой нагрева на 30…50 o С выше критической температуры А1

Применяется для заэвтектоидных сталей. Изменения структуры стали при нагреве и охлаждении происходят по схеме:

.

После охлаждения в структуре остается вторичный цементит, который повышает твердость и износостойкость режущего инструмента.

После полной закалки заэвтектоидных сталей получают дефектную структуру грубоигольчатого мартенсита.

Заэвтектоидные стали перед закалкой обязательно подвергают отжигу – сфероидизации, чтобы цементит имел зернистую форму.

Охлаждение при закалке.

Для получения требуемой структуры изделия охлаждают с различной скоростью, которая в большой степени определяется охлаждающей средой, формой изделия и теплопроводностью стали.

Режим охлаждения должен исключить возникновение больших закалочных напряжений. При высоких скоростях охлаждения при закалке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению и растрескиванию.

Внутренние напряжения, уравновешиваемые в пределах макроскопических частей тела, называются напряжениями I рода. Они ответственны за искажение формы (коробление) и образование трещин при термообработке. Причинами возникновения напряжений являются:

· различие температуры по сечению изделия при охлаждении;

· разновременное протекание фазовых превращений в разных участках изделия.

Для предупреждения образования трещин необходимо избегать растягивающих напряжений в поверхностных слоях изделия. На характер распределения напряжений при закалке, помимо режима охлаждения, оказывает влияние и температура нагрева под закалку. Перегрев содействует образованию закалочных трещин, увеличивает деформации.

Режим охлаждения должен также обеспечить необходимую глубину закаленного слоя.

Оптимальный режим охлаждения: максимальная скорость охлаждения в интервале температур А1 – MН, для предотвращения распада переохлажденного аустенита в области перлитного превращения, и минимальная скорость охлаждения в интервале температур мартенситного превращения MН – MК, с целью снижения остаточных напряжений и возможности образования трещин. Очень медленное охлаждение может привести к частичному отпуску мартенсита и увеличению количества аустенита остаточного, а следовательно к снижению твердости.

В качестве охлаждающих сред при закалке используют воду при различных температурах, технические масла, растворы солей и щелочей, расплавленные металлы.

Вода имеет существенный недостаток: высокая скорость охлаждения в интервале мартенситного превращения приводит к образованию закалочных дефектов. С повышением температуры воды ухудшается ее закалочная способность.

Наиболее высокой и равномерной охлаждающей способностью отличаются холодные 8…12 %-ные водные растворы NaCl и NaOH. Они мгновенно разрушают паровую рубашку и охлаждение происходит более равномерно и на стадии пузырькового кипения.

Увеличения охлаждающей способности достигают при использовании струйного или душевого охлаждения, например, при поверхностной закалке.

Для легированных сталей с высокой устойчивостью аустенита используют минеральное масло (нефтяное). Обеспечивающее небольшую скорость охлаждения в интервале температур мартенситного превращения и постоянство закаливающей способности. Недостатками минеральных масел являются повышенная воспламеняемость, низкая охлаждающая способность в интервале температур перлитного превращения, высокая стоимость.

При выборе охлаждающей среды необходимо учитывать закаливаемость и прокаливаемость стали.

Закаливаемость – способность стали приобретать высокую твердость при закалке.

Закаливаемость определяется содержанием углерода. Стали с содержанием углерода менее 0,20 % не закаливаются.

Прокаливаемость – способность получать закаленный слой с мартенситной и троосто-мартенситной структурой, обладающей высокой твердостью, на определенную глубину.

За глубину закаленной зоны принимают расстояние от поверхности до середины слоя, где в структуре одинаковые объемы мартенсита и троостита.

Чем меньше критическая скорость закалки, тем выше прокаливаемость. Укрупнение зерен повышает прокаливаемость.

Если скорость охлаждения в сердцевине изделия превышает критическую то сталь имеет сквозную прокаливаемость.

Нерастворимые частицы и неоднородность аустенита уменьшают прокаливаемость.

Характеристикой прокаливаемости является критический диаметр.

Критический диаметр – максимальное сечение, прокаливающееся в данном охладителе на глубину, равную радиусу изделия.

С введением в сталь легирующих элементов закаливаемость и прокаливаемость увеличиваются (особенно молибден и бор, кобальт – наоборот).

Способы закалки металла, варианты ее осуществления

13 марта

Закалкой металла называется специальная процедура, позволяющая существенно улучшить его физические свойства. Существует несколько разных технологий, но все они основаны на температурной обработке. Сплав нагревается до температур, приводящих к изменениям в кристаллической решетке (у всех металлов и сплавов эти температуры разные).

Далее производится быстрое охлаждение обрабатываемой детали в жидкой среде. Закалка позволяет существенно повысить твердость материала, но при этом наблюдается повышение его хрупкости. Чтобы вернуть сплаву необходимую пластичность и вязкость, не уменьшив приобретенную прочность, применяются процедуры отпуска (для сталей) и старения (для цветных металлов).

Отличия полной и неполной закалки

Для придания конкретных свойств обрабатываемому сплаву может применяться полная или неполная закалка. Неполной закалке обычно подвергаются инструментальные стали. При помощи полной закалки некоторым сортам стали можно придать аустенитную структуру (имеет гранецентрированную кристаллическую решетку, а не объемно-центрированную, как у ферритных сталей). Аустенитные сплавы отличаются высокой прочностью и пластичностью, а также полным отсутствием магнитных свойств.

Иногда термин «неполная закалка» применяют также в отношении металлических изделий, у которых термической обработке подвергаются только отдельные части (это неправильное употребление термина, в действительности такая закалка называется «зонной»). Например, у катан и некоторых других видов мечей закаляется только рубящая часть. Обычно граница между закаленной и незакаленной частью (хамон) отчетливо просматривается на поверхности металла.

Технология закалки

Последовательность действий обычно выглядит примерно одинаково, но в зависимости от типа металла и требуемого результата применяются разные температурные профили. Сначала деталь разогревается до заданной температуры (для разных металлов температуры варьируются от 700 до 1300°C). Скорость нагрева зависит от мощности печи. Так в электрической печи на каждый миллиметр сечения уходит 90-120 секунд, пламенная печь справляется за 60 секунд, а в соляной ванне нагрев происходит за 30 секунд. Быстрее всего закаливаемые детали прогреваются в свинцовой ванне (порядка 6 секунд на каждый миллиметр).

После нагрева деталь охлаждается в жидкой среде, способной быстро отводить большое количество тепла. При соприкосновении с раскаленным металлом жидкость закипает. Здесь выделяют три стадии охлаждения:

  1. Пленочное кипение. По всей поверхности образуется пленка пара (жидкость испаряется без контакта с поверхностью).
  2. Пузырьковое кипение. Металл остывает, пленка пара исчезает, и жидкость вступает в контакт с поверхностью.
  3. Конвективный теплообмен. Кипение прекращается, и охлаждение продолжается благодаря конвекционным перемещениям жидкости, возникающим за счет разности температур.

По способу охлаждения закалку делят на следующие виды:

  1. В одной среде. Раскаленная деталь погружается в охлаждающую жидкость и остается в ней до окончательного остывания.
  2. Прерывистая. Обычно здесь используется две среды. Первичным охладителем может выступать вода, а окончательным – масло. Такой подход применяется в отношении высокоуглеродистых сортов стали.
  3. Струйчатая. Закаливаемая деталь поливается потоком воды. Поскольку паровой пленки при такой обработке не возникает, воздействие получается более глубоким. Кроме того, данный метод удобен для частичной закалки металлических изделий (например, инструментов).
  4. Ступенчатая. Для охлаждения используется жидкая среда, заведомо прогретая до более высокой температуры, чем мартенситная точка обрабатываемого сплава. Разогретая деталь погружается в жидкость и равномерно охлаждается до её температуры. Далее охлаждение продолжается медленно и равномерно вместе со средой.
  5. Изотермическая. Деталь длительное время выдерживается в закалочной среде при определенной температуре, приобретая аустенитную структуру.

Технологию закалки следует выбирать, исходя из состава сплава, количества углерода и прочих легирующих компонентов. При слишком высокой скорости охлаждения могут появляться внутренние напряжения в структуре металла. Это чревато деформациями, повреждениями и потерей механической прочности.

Причиной возникновения структурных неоднородностей и напряжений являются неодновременные фазовые переходы в детали. Чтобы этого не происходило, необходимо выбирать правильную охлаждающую среду. Это может быть вода (самая высокая скорость охлаждения), техническое масло и расплавы некоторых металлов. Часто в качестве охладителя используются 10-% растворы пищевой соли и каустической соды.

описание процесса термообработки, температуры и виды закалки, способы охлаждения и дефекты

Без термообработки в работе с металлами не обойтись. Оттого насколько правильно была проведена термическая обработка зависят качественные характеристики металлического изделия. Его прочность и долговечность в службе. В этой статье вы сможете узнать как правильно проводить термообработку (закалку) стальных изделий

Закалка стали

Закаливание является операцией по термической обработке металла. Она состоит из нагревания металла до критической температуры, при которой изменяется кристаллическая решетка материала, либо до температуры, при которой происходит растворение фазы в матрице, существующей при низкой температуре.

Важно понимать:

  • После достижения критической температуры металл подвергается резкому охлаждению.
  • После закаливания сталь приобретает структуру мартенсита (по имени Адольфа Мартенса) и поэтому обретает твердость.
  • Благодаря закаливанию прочность стали повышается. Металл становится еще тверже и более износостойким.
  • Следует различать обычную закалку материала и закалку для получения избытка вакансий.

Режимы закалки различаются по скорости протекания процесса и температуре нагревания. А также имеются различия по длительности выдержки при данном температурном режиме и скорости охлаждения.

Выбор температуры для закалки

Решение, при какой температуре производить закалку металла обусловлено химическим составом стали.

Закалка бывает двух видов:

  • полная;
  • неполная.

Руководствуясь диаграммой критических точек можно видеть, что доэвтектоидную сталь при процессе полного закаливания следует нагревать выше точки Ас3 на 30–50 градусов. В результате у стали будет структура однородного аустенита. Впоследствии под действием процесса охлаждения он превратится мартенсит.

Рисунок №1. Критические точки.

Неполное закаливание чаще применяется для инструментальной стали. Цель неполного закаливания — достигнуть температуры, при которой проходит процесс образования избыточных фаз. Нагревание стали происходит в температурном промежутке от Ас1 — Ас2. При этом в структуре мартенсита сохранится какое-то количество феррита, оставшегося после закаливания стали.

Для закаливания заэвтектоидной стали лучше придерживаться температуры на 20–30 градусов больше Ас1 — неполная закалка. Из-за этого при нагревании и охлаждении будет сохраняться цементит, что повышает твердость мартенсита. При закалке не следует нагревать заэвтектоидную сталь свыше положенной температуры. Это может сказаться на твердости.

Скорость охлаждения

Структура мартенсита получается при быстром охлаждении аустенита в тот момент, когда температура стали способствует наименьшей устойчивости аустенита (около 650-550 градусов).

При переходе в зону температур, в которой происходит мартенситное превращение (ниже 240 градусов) применяется замедленное охлаждение. В результате успевают выравнится образующиеся структурные напряжения в то время, как твердость образовавшегося мартенсита не снижается.

Для проведения успешной термической обработки очень важно правильно выбрать среду закаливания. Часто в качестве закалочной среды могут применяться:

  • вода;
  • раствор едкого натрия (5–10 %) или поваренной соли;
  • минеральное масло.

Для закаливания углеродистой стали лучше использовать воду, температура которой 18 градусов. Для закалки легированной стали подойдет масло.

Характеристики стали: закаливаемость и прокаливаемость

Не следует смешивать важные характеристики стали — закаливаемость и прокаливавемость.

Закаливаемость

Эта характеристика говорит о способности стали к обретению твердости после закаливания. Существуют виды стали, которые плохо поддаются закалке и после процесса термообработки сталь становится недостаточно твердой. Про такой материал говорят — «не принял закалку».

Способность к твердости у мартенсита связана со степенью искаженности его кристаллической решетки. Меньшее содержание углерода в мартенсите способствует меньшим искажениям в кристаллической решетки, а, значит, твердость стали будет ниже. Если в стали содержится углерода менее 0.3%, то у такого сплава закаливаемость низкая, и обычно такие сплавы не подвергаются закалке.

Прокаливаемость

Эта характеристика может сказать о том, насколько глубоко сталь закалилась. При закаливании поверхность стальной детали остывает быстрее нежели сердцевина. Это происходит потому что поверхность находится в непосредственном контакте с жидкостью для охлаждения, которая отнимает тепло. А центральная часть стальной детали отдает свое тепло через толщу металла и поверхность, где ее и поглощает охлаждающая жидкость.

На прокаливаемость влияет критическая скорость закаливания — чем она (скорость) ниже, тем глубже прокаливается сталь. К примеру, крупнозернистая сталь, у которой небольшая критическая скорость закалки, прокаливается глубже, чем мелкозернистая сталь, у которой высокая критическая скорость закалки.

Глубина прокаливаемости зависит от исходной структуры закаливаемого сплава, температуры нагрева и закалочной среды. Прокаливаемость стали определяется по излому, микроструктуре и твердости.

Виды закалки стали

Способов закаливания металла существует множество. Их выбор обусловлен составом стали, характером изделия, необходимой твердостью и условиями охлаждения. Часто используется ступенчатая, изотермическая и светлая закалка.

Закаливание в одной среде

Обратившись к графику кривых охлаждения для различных способов закалки, можно видеть, что закалке в одной среде соответствует кривая 1. Выполнять такое закаливание просто. Однако, подойдет она не для каждой стальной детали. Из-за быстрого понижения температуры у стали переменного сечения в температурном интервале возникает температурная неравномерность и большое внутреннее напряжение. От этого стальная деталь может покоробиться и растрескаться.

Рисунок №2. Кривые охлаждения.

Большое содержание углерода в стальных деталях может вызвать объемные изменения структурных напряжений, а это, в свою очередь, грозит появлением трещин.

Заэвтектоидные стали, имеющие простую форму, лучше закаливать в одной среде. Для закалки более сложных форм применяется закалка в двух средах или ступенчатая закалка.

Закаливание в двух средах (на рисунке №2 это кривая 2) применяется для инструментов, изготовленных из высокоуглеродистой стали. Сам метод состоит в том, что сталь вначале охлаждается в воде до 300-400 градусов, после чего ее переносят в масляную среду, где она прибывает пока полностью не охладится.

Ступенчатая закалка

При ступенчатом закаливании (кривая 3) стальная деталь помещается вначале в соляную ванну. Температура самой ванны должна быть выше температуры, при которой происходит мартенситное превращение (240–250 градусов). После соляной ванны сталь перемешают в масло, либо на воздух. Используя ступенчатою закалку можно не бояться, что деталь покоробится или в ней образуются трещины.

Недостаток такой закалки заключает в том, что ее можно применять лишь для заготовок из углеродистой стали с небольшим сечением (8–10 мм). Ступенчатая закалка может применяться для деталей из легированной стали с большим сечением (до 30 мм).

Изотермическая закалка

Изотермическому закаливанию на графике соответствует кривая 4. Закаливание проводится аналогично ступенчатой закалке. Однако, в горячей ванне сталь выдерживается дольше. Это делается так, чтобы вызвать полный распад аустенита. На схеме выдержка показывается на S-образной линии точками a и b. Сталь, прошедшая изотермическую закалку, может охлаждаться с любой скоростью. Средой охлаждения могут служить расплавленные соли.

Преимущества изотермического закаливания:

  • сталь почти не поддается короблению;
  • не появляются трещины;
  • вязкость.

Светлая закалка

Для проведения такого закаливания требуется специально оборудованная печь, снабженная защитной средой. На производстве, чтобы получить чистую и светлую поверхность у закаленной стали следует использовать ступенчатую закалку. После нее сплав охлаждается в расплавленной едкой щелочи. Перед процессом закалки стальная деталь нагревается в соляной ванне из хлористого натрия с температурой на 30–50 градусов выше точки Ас1 (см «Схему критических точек»). Охлаждение детали проходит в ванне при 180–200 градусов. Охлаждающей средой служит смесь состоящая из 75% смесь едкого калия, 25% едкого натрия, в которую добавляется 6–8% воды (от веса соли).

Закалка с самоотпуском

Применяется при производстве инструментальной стали. Основная идея закалки заключается в изъятии стальной детали из охлаждающей среды до момента ее полного охлаждения. Изъятие происходит в определенный момент. В сердцевине стальной детали сохраняется определенное количество тепла. За его счет и производится последующий отпуск. После того как за счет внутреннего тепла стальное изделие достигнет нужной температуры для отпуска, сталь помещают в закалочную жидкость, для окончательного охлаждения.

Р исунок №3 — Т аблица побежалости.

Отпуск контролируется по цветам побежалости (см рисунок №3), которая формируется на гладкой поверхности металла при 220–330 градусах.

При помощи закалки самоотпуском изготавливаются кувалды, зубила, слесарные молотки и другие инструменты, от которых требуется высокая твердость на поверхности с сохранением внутренней вязкости.

Способы охлаждения при закаливании

При быстром охлаждении стальных изделий при закалке существует угроза возникновений больших внутренних напряжений, что приводит к короблению материала, а иногда и трещинам. Для того чтобы этого избежать там, где возможно, стальные детали лучше охлаждать в масле. Углеродистую сталь, для которой такое охлаждение невозможно, лучше охлаждать в воде.

Кроме среды охлаждения на внутренне напряжение изделий из стали влияет, каким образом они погружаются в охлаждающую среду. А именно:

  • изделия, имеющие толстую и тонкую часть, лучше погружать в закалочную жидкость сначала объемистой частью;
  • если изделие имеет вытянутую форму (сверла, метчики), нужно погружать строго вертикально, в противном случае они могут покоробиться.

Иногда требуется закалить не всю деталь, а только ее часть. Тогда применяется местная закалка. Изделие нагревается не полностью, зато в закалочную жидкость погружают всю деталь.

Дефекты при закаливании стали

  1. Недостаточная твердость. Возникает если была низкая температура нагрева, малая выдержка при рабочей температуре или имело место недостаточная скорость охлаждения. Можно исправить: применить более энергичную среду; сделать отжиг, а затем закалить.
  2. Перегрев. Происходит если стальная деталь нагревается до температуры, превышающей допустимую. При перегреве образуется крупнозернистая структура, что приводит к хрупкости детали. Можно исправить: с помощью отжига и закалки при нужной температуре.
  3. Пережог. При нагреве стальной детали до высокой температуры, близкой к температуре плавления (1200–1300 градусов) в окислительной атмосфере. Внутрь стальных изделий проникает кислород, по границам зерен формируются окислы. Такая сталь не исправляется.
  4. Окисление и обезуглероживание. В этом случае на поверхности стальных деталей образуются окалины (окислы), а в поверхностных слоях стали выгорает углерод. Этот брак исправить невозможно. Для предупреждения брака следует пользоваться печами с защитной атмосферой.
  5. Коробление и трещины. Возникают из-за внутренних напряжений. Трещины — это неисправимый брак. Коробление можно удалить при помощи рихтовки или правки.

Заключение

Самое важно при закалке металла это четкое соблюдение технологии. Любой отклонение в сторону приводит к нежелательным последствиям. Если делать все правильно, то даже в домашних условиях можно провести процесс закаливания стали.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Что такое полнота язычников (Римлянам 11:25)?

Ответ

В 11-й главе Послания к Римлянам Павел делает убедительное наблюдение — утверждение, которое он называет тайной, — что частичное ожесточение произошло до тех пор, пока «вошло полное число язычников» (Римлянам 11:25, ESV). Контекст помогает нам понять значение частичного ожесточения и что такое полнота язычников.

В первых одиннадцати главах Послания к Римлянам Павел перечисляет милости Божьи в Божьем обеспечении праведности через Евангелие.Во-первых, в Послании к Римлянам 1:1—3:20 Павел рассматривает универсальную человеческую потребность в Божьей праведности, поскольку все они неправедны и отделены от Бога. Затем в Послании к Римлянам 3:21—4:25 Павел описывает, как Бог применял праведность через веру ко всем, кто верит в Иисуса, выделяя три различных и важных типа потомков Авраама: 1) этнический Израиль (Римлянам 4:1), 2) верующие язычники (Римлянам 4:11) и 3) верующие евреи (Римлянам 4:12). Эти три группы потомков Авраама особенно важны для понимания частичного ожесточения и полноты язычников, о которых Павел говорит в Римлянам 11.

Послание к Римлянам 5–8 обсуждает последствия этой праведности, применяемой для освобождения верующих от наказания и рабства греха (Римлянам 5–7) и обеспечения им настоящего и будущего примирения и мира с Богом (Римлянам 8). В конце 8-й главы Послания к Римлянам содержится мощное подтверждение вечной безопасности верующего: Бог сдержит Свои обещания тем, кто уверовал в Иисуса Христа, и они никогда не будут отделены от любви Христовой (Римлянам 8:35).

Обсуждая эти милости Божьи, Павел, кажется, предвидит, что его читатели могут задаться вопросом, почему, если Бог так верен в восстановлении тех, кто верит в Иисуса, Божьи обетования о восстановлении Израиля, похоже, еще не исполнены.Проще говоря, если Бог верен и если Его обещания верующим заслуживают доверия, то почему Он не выполняет Своих обещаний Израилю? Именно для того, чтобы ответить на это беспокойство, Павел пишет Римлянам 9-11, поскольку он вводит идеи частичного ожесточения Израиля и полноты язычников (Римлянам 11:25).

В 9-й главе Послания к Римлянам Павел выражает свою любовь к своим иудейским братьям (Римлянам 9:1–5) и признает, что обещания завета должны быть исполнены в отношении определенной группы потомков Авраама. Павел показывает отдельные группы, подчеркивая избрание Богом Авраама, Исаака и Иакова, и подтверждает, что Божье благословение будет для тех потомков, которые верят в Мессию (Римлянам 9:33).Однако спасение будет не только для верующих евреев, поскольку язычники также могут призывать имя Господа для спасения (Римлянам 10:12–13). Хотя есть верующие евреи и язычники, Павел объясняет, что народ Израиля в целом еще не принял своего Мессию (Римлянам 10:18—11:10), но однажды они будут спасены через веру в своего Мессию (Римлянам 11). :26).

Тем временем Павел объясняет, что происходит частичное ожесточение нации — что многие откажутся от Мессии — до тех пор, пока не произойдет полнота язычников.Ожесточение Израиля будет продолжаться до тех пор, пока не будет спасено установленное Богом число язычников: «Сердца некоторых из народа Израиля ожесточены, но это продлится только до тех пор, пока все язычники не придут ко Христу» (Римлянам 11:25, NLT).

Павел признал, что отказ Израиля принять Мессию, когда Он пришел, предлагая царство, представлял собой благословение для язычников, потому что вместо того, чтобы установить это царство на земле в то время, Христос умер, чтобы заплатить за грехи всех. Тем самым Христос исполнил обещание, данное Богом Аврааму, что в семени Авраама благословятся все народы земли (Бытие 12:3б).Это частичное ожесточение Израиля также представляло собой смещение акцента на провозглашение спасения язычникам. Павел признал себя апостолом для язычников (Римлянам 11:13) и стремился к тому, чтобы многие язычники познали Христа, чтобы эти обетования могли быть исполнены, и тогда еврейский народ мог вернуться к своему Мессии (Римлянам 11:14–15). Павел упомянул об этом во 2 Тимофею 4:17, когда выразил благодарность за то, что Бог поддержал его, чтобы Павел мог исполнить свое служение и чтобы все язычники могли его услышать.

Несмотря на то, что Божьи обетования спасти народ Израиля в настоящее время не исполняются, Павел признает, что Бог сдержит эти обетования после полного числа язычников. Павел, кажется, строит на основании 9-й главы Даниила, в которой раскрывается 490-летняя пророческая временная шкала, после которой Бог исполнит Свои благословения завета для Израиля. После первых 483 лет временной шкалы Мессия был отрезан (Даниил 9:26а), сигнализируя о смещении внимания с Израиля, поскольку язычники (Рим) будут доминировать, и будут войны и опустошение.Но однажды в будущем правитель, известный как Антихрист, заключит семилетнее соглашение с Израилем. Эти последние семь лет временной шкалы начнут возвращать фокус обратно к Израилю и завершат времена язычников, о которых Иисус говорил в Луки 21:24.

Полнота язычников в Римлянам 11:25 напоминает нам о Божьей глобальной направленности (с всеобщим провозглашением евангелия спасения) и хронологии (с еще не завершенными временами язычников).Однажды полнота язычников будет полной, и Бог избавит народ Израиля. Любой, кто сомневается в верности Бога в соблюдении Своих обещаний, может рассматривать эти отрывки как важное напоминание о том, что у Бога есть подробный план, который Он исполняет терпеливо и тщательно.

Временная закалка Израиля | Reformed Bible Studies & Devotionals на Ligonier.org

Примечательно, что апостол Павел никогда не использует слово Israel для описания оливкового дерева в Римлянам 11:16-24.Поскольку пророк Иеремия действительно использует оливковое дерево для обозначения Израиля (Иер. 11:16) и поскольку Павел говорит о верующих евреях и язычниках как о ветвях, привязанных к этой маслине, которая уходит корнями в патриархов и заветы Господа с ними, мы знайте, что апостол имеет в виду народ Божий. В этом смысле мы можем говорить об маслине как об «Израиле Божием», поскольку Павел в другом месте называет этим именем общину иудеев и язычников, следующих за Христом (Гал. 6:16). Однако тот факт, что он не использует термин Израиль для обозначения оливкового дерева, имеет большое значение, поскольку использование им этого термина в сегодняшнем отрывке указывает на сдвиг в его мышлении.Хотя обозначение Израиль может использоваться для коллективного народа Божьего, независимо от его этнической принадлежности, в Римлянам 11:25-27 Апостол имеет в виду этнических евреев, когда он говорит, что «частичное ожесточение пришло на Израиль» и «весь Израиль будет спасен». Тот факт, что он упоминает язычников как отдельную группу в том же отрывке, еще раз подтверждает эту точку зрения.

Как мы отмечали в наших последних исследованиях, Павел предвидит, что широко распространенное еврейское сопротивление Евангелию не будет длиться вечно.В настоящее время наблюдается «частичное ожесточение» этнических иудеев против Иисуса (ст. 25), но не полное, как свидетельствуют Павел, Петр и еврейские христиане на протяжении всей истории о том, что у Господа всегда есть остаток веры. этнические евреи в церкви (ст. 1-6). Это ожесточение будет происходить «доколе не войдет полное число язычников» (ст. 25). В какой-то момент число искупленных язычников достигнет назначенной Богом полноты. Тогда и только тогда будет снято всепроникающее ожесточение Израиля.Благодаря ожесточению Израиля как корпоративного тела (но не каждого этнического еврея) и спасению всей полноты избранных язычников, Израиль как корпоративное тело (но не каждый этнический еврей) будет спасен. Доктор Р.К. Спроул пишет в своем комментарии к Римлянам : «Полный состав избранных Божьих из [этнического] Израиля будет спасен, и… это произойдет в новом искупительно-историческом посещении Святым Духом, когда исполнится время язычников. .»

Павел называет эту динамику — ожесточение большинства иудеев, спасение избранных язычников и обращение вспять ожесточения иудеев — «таинством» (ст.25), потому что, хотя пророки и предсказывали присоединение язычников к Господнему народу, осуществление этого через ожесточение иудеев не было ясно открыто до Нового Завета. Но Бог не покончил с евреями, и мы не должны думать, что язычники заменили их в Его глазах.

Coram Deo

Доктор Спроул также отмечает: «У этнического Израиля есть будущее». Церковь — это не замена Израиля, а его продолжение, исполняющее все то, чем когда-либо был истинный Израиль в Ветхом Завете — это собрание верующих иудеев, таких как Моисей, и верующих язычников, таких как Руфь.Божий народ всегда будет включать как евреев, так и язычников. Мы, язычники, не должны гордо думать, что Господь любит нас больше, чем евреев, но мы должны работать для гармонии между всеми людьми в церкви.

Ожесточение отчасти пришло к Израилю, пока не войдет полное число язычников.

Новая международная версия
Не хочу, чтобы вы оставались в неведении об этой тайне, братья и сестры, дабы вы не превозносились : Израиль пережил частичное ожесточение, пока не вошло полное число язычников, New Living Translation
Я хочу, чтобы вы поняли эту тайну, дорогие братья и сестры, чтобы вы не гордились собой.У некоторых из народа Израиля жестокосердие, но это продлится только до тех пор, пока полное число язычников не придет ко Христу. братья: ожесточение произошло в Израиле отчасти, доколе войдет полное число язычников. Верий. Изучение Библии
Не хочу, чтобы вы, братия, оставались в неведении об этой тайне, дабы вы не превозносились: ожесточение отчасти пришел в Израиль, доколе не войдет полное число язычников.Верийская буквальная Библия
Ибо не хочу оставить вас, братия, в неведении тайны сей, дабы вы не были мудры в себе: ожесточение произошло в Израиле отчасти, доколе войдет полное число язычников. James Bible
Ибо я не хотел бы, братия, чтобы вы оставались в неведении об этой тайне, дабы вы не были мудры в своих мыслях; что слепота отчасти случилась с Израилем, пока не войдет полное число язычников. New King James Version
Ибо я не хочу, братия, чтобы вы оставались в неведении об этой тайне, чтобы не быть мудрыми в своем собственном мнении. , что ослепление отчасти случилось с Израилем, пока не вошло полное число язычников.Новая американская стандартная Библия
Ибо я не хочу, чтобы вы, братья и сестры , оставались в неведении об этой тайне, чтобы вы не были мудры в своих собственных оценках, что частичное ожесточение произошло в Израиле до тех пор, пока не наступит полнота Язычники вошли; NASB 1995
Ибо не хочу оставить вас, братия, в неведении о тайне сей, — чтобы вы не были мудры в своих суждениях, — что в Израиле произошло ожесточение отчасти, до полного числа язычников. вошел; NASB 1977
Ибо не хочу оставить вас, братия, в неведении об этой тайне, дабы вы не поумнели в собственных суждениях, что частичное ожесточение произошло в Израиле, доколе войдет полное число язычников; Расширенный перевод Библии
Я не хочу, чтобы вы, верующие, оставались в неведении об этой тайне [сокрытом ранее плане Бога] — чтобы вы не были мудры в своем собственном мнении — что частичное ожесточение [временно] произошло с Израилем [на ] до тех пор, пока полное число язычников не достигнет c ome in;Christian Standard Bible
Я не хочу, чтобы вы оставались в неведении об этой тайне, братья и сестры, дабы вы не превозносились: частичное ожесточение пришло на Израиль, доколе войдет полное число язычников.Христианская стандартная Библия Холмана
Чтобы вы не зазнавались, братья, я не хочу, чтобы вы не знали об этой тайне: в Израиль пришло частичное ожесточение, пока не войдет полное число язычников. Американская стандартная версия
Для Я не хотел бы, братья, оставить вас в неведении об этой тайне, чтобы вы не поумнели в своих собственных представлениях, что ожесточение отчасти постигло Израиль, доколе войдет полное число язычников; Арамейская Библия на простом английском языке
Мне нужны вы чтобы вы знали, братия мои, эту тайну, чтобы вы не были мудры в своем собственном мнении, что ослепление сердца пришло к Израилю на малое время, пока войдет полное число язычников.Современная английская версия
Друзья мои, я не хочу, чтобы вы, неевреи, слишком гордились собой. Итак, я объясню тайну того, что произошло с народом Израиля. Некоторые из них стали упрямыми, и они останутся такими до тех пор, пока не войдет полное число вас, язычников. ваше собственное тщеславие), что ослепление отчасти произошло в Израиле, пока не войдет полное число язычников.Перевод хороших новостей
Есть тайная истина, друзья мои, которую я хочу, чтобы вы знали, потому что она удержит вас от размышлений о том, насколько вы мудры. Это то, что упрямство народа Израиля не постоянно, а будет продолжаться только до тех пор, пока все язычники не придут к Богу. Международная стандартная версия
Ибо я хочу открыть вам, братья, эту тайну, чтобы вы не претендовали на то, чтобы быть мудрее, чем вы есть: Упрямство пришло в часть Израиля, доколе не придет к вере полное число язычников.Буквальная стандартная версия
Ибо я не хочу, чтобы вы, братья, оставались в неведении относительно этой тайны, — чтобы вы не были мудры в своих собственных представлениях, — что ожесточение отчасти произошло к Израилю, пока не войдет полное число народов; Американская Библия
Я не хочу, чтобы вы, братья, оставались в неведении об этой тайне, дабы вы не стали мудры [в] собственном суждении: ожесточение пришло на Израиль отчасти, доколе не войдет полное число язычников, NET Bible
Ибо не хочу оставить вас, братья и сестры, в неведении об этой тайне, дабы вы не превозносились: ожесточение произошло в Израиле отчасти, доколе не войдет полное число язычников.Новая пересмотренная стандартная версия
Чтобы вы, братья и сестры, не претендовали на то, чтобы быть мудрее, чем вы есть, я хочу, чтобы вы поняли эту тайну: ожесточение пришло на часть Израиля, пока не войдет полное число язычников. New Heart English Bible
Ибо не хочу оставить вас, братия, в неведении о тайне сей, дабы вы не были мудры в своих мыслях, что в Израиле произошло ожесточение отчасти, доколе не исполнится полнота не- Иудеи пришли, Уэймут, Новый Завет
Ибо есть истина, братья, до сих пор не открытая, о которой я не хочу оставить вас в неведении, из опасения, что вы припишете себе высшую мудрость — истину, я имею в виду, что частичная слепота пала на Израиль до тех пор, пока не вошло великое множество язычников; World English Bible
Ибо я не хочу, чтобы вы, братья, оставались в неведении об этой тайне, чтобы вы не были мудры в своих собственных думает, что в Израиле произошло ожесточение отчасти, до полного ожесточения Если вошли язычники, Буквальный перевод Юнга
Ибо я не хочу, чтобы вы, братья, оставались в неведении относительно этой тайны, — чтобы вы не были мудры в своих собственных представлениях, — что ожесточение отчасти произошло к Израилю до тех пор, пока полнота народов может войти; Дополнительные переводы…

закон — В Римлянам 11:25 что такое «полнота язычников»?

[Полноте язычников способствует возвращение Десяти потерянных колен, которые смешались с народами и были практически неотличимы от язычников… поэтому и сказано, что весь Израиль спасется, то есть все двенадцать колен… как говорит Иаков в своем послании, к двенадцати коленам…]

Я думаю, что важно понять, откуда апостол Павел черпает информацию, и это, очевидно, из писаний Ветхого Завета.

«Но число сынов Израилевых будет, как песок морской, которого нельзя ни измерить, ни сосчитать. И будет там, где им сказали: «Вы не Мой народ», там скажут им: «вы сыны Б-га живого». сыновья ИЗРАИЛЯ соберутся вместе и поставят себе одного главу; И выйдут из земли сей, ибо велик будет день Изрееля!» Осия 1:10-11 NKJV

Сравните это с

«И будет на том месте, где им было сказано: «Вы не Мой народ», там они будут называться сынами Бога живого.”” Римлянам 9:26 NKJV

Здесь у нас ГЛАВНАЯ ПРОБЛЕМА, потому что Б-г развелся с десятью северными коленами, а закон Моисея гласит, что пока жив первый муж, разведенная женщина не может выйти замуж повторно. Таким образом, Северные Десять Племен по крови разведены и смешаны с язычниками. Иисус Мессия приходит и говорит, прими меня как своего жениха, вступи со мной в завет. В сознании еврея есть проблема. Неевреи развелись с Кровью Десяти Северных Племен, и как же неевреи могут обрести спасение? Б-г не может вступить в Завет с теми, с кем Он развелся.

«Тогда я увидел, что за все причины, по которым отступница Израиля прелюбодействовала, я отпустил ее и дал ей свидетельство о разводе; но вероломная сестра ее Иуда не убоялась, а пошла и тоже блудодействовала». Иеремия 3:8 NKJV

Апостол Павел объясняет дальше.

«Ибо женщина, имеющая мужа, связана законом с мужем, пока он жив. А если муж умрет, то она освобождается от закона своего мужа.

Посему и вы, братия мои, умерли для закона телом Христовым, чтобы обвенчаться с другим — с Воскресшим из мертвых, да приносим плод Б-гу.” Римлянам 7:2, 4 NKJV

Другими словами, на горе Синай говорил Ангел и заключил Завет со всеми двенадцатью коленами и присутствующими язычниками, или Иисус. И теперь Иисус, первый муж, УМЕР, но более того, Он воскрес. Итак, теперь разведенные Десять Племен свободны от закона первого мужа.

Но мы вступаем в Новый Завет не по родословной Джон говорит

«которые родились не от крови, не от хотения плоти, не от хотения человека, а от Б-га.” Иоанна 1:13 NKJV

Следовательно, любой может войти.

Я думаю, нас сбивает с толку выбор слова Израиль, а не Иуда или евреи, южное царство в процитированном вами стихе. В некотором смысле все двенадцать колен ослеплены: евреи (Иуда и Вениамин), которые отказываются принять своего собственного мессию, и десять северных колен, которые, возможно, потеряли свое наследие из-за смешанных браков.

Но в следующем стихе говорится, что ВЕСЬ Израиль будет спасен.

И Б-г обещал Аврааму, что в нем или в его СЕМЕНЕ (имеется в виду Христос) все народы земли будут благословлены.Это произошло, когда иудеи и язычники приняли Христа. Полнота язычников – это, по сути, все народы, которые были разделены согласно Второзаконию 32:8 на сыновей Б-га, возвращающихся НАЗАД под власть Б-га.

И этому частично способствовали смешанные браки Десяти Северных Племен с неевреями, имевшими сильное родство с Б-гом, некоторые из которых все еще знали свое наследие в своем племени, но были отчуждены евреями, потому что были разведенными Б-гом.

Я покончу с сердцем Б-га, тоскующим по Его разведенному Эфраиму

«Как я могу отдать тебя, Ефрем? Как я могу выдать тебя, Израиль? Как мне заставить тебя полюбить Адму? Как мне сделать тебя похожим на Зевоима? Мое сердце трепещет во Мне; Мое сочувствие взволновано.” Осия 11:8 NKJV

У Б-га был план, и небесные воинства не могли понять, как Он мог вернуть тех, с кем развелся.

Что Павел имеет в виду под словами «весь Израиль спасется» в Римлянам 11:26?

«Есть некоторые вещи в [посланиях Павла], которые трудно понять» (2 Пет. 3:16). Приятно читать, не так ли? Если у -го апостола Петра были проблемы с пониманием Павла, то стоит ли удивляться, что и у нас тоже? Иногда я задаюсь вопросом, думал ли Петр в Римлянам 11:26, где говорится, что «весь Израиль спасется».

Это загадка стиха, окутанная тайной аргумента, внутри плотно аргументированного письма. Это также один из лучших ключей к тому, как Павел понимал Писание в целом.

Но я упоминал, что это было тяжело? Посмотрим, смогу ли я пролить свет на это утверждение, ответив на четыре вопроса, по одному в каждой части стиха. Это не даст нам всех ответов, но укажет нам правильное направление.

1. Что Он имеет в виду под «спасенным»?

Начнем с самого простого.Под «спасенным» Павел подразумевает спасенного или избавленного от Божьего суда над грехом. Мы могли бы сказать больше — Пол говорит. Но это основная суть.

Павел подтверждает это для нас в следующих стихах, когда он пишет: «Придет от Сиона Избавитель, Он изгонит нечестие из Иакова; и это будет Моим заветом с ними, когда Я сниму с них их грехи» (Рим. 11:26–27). «Избавитель» — это Иисус, а спасенные — это те, кто верит в Него (см. Рим. 11:23 в свете Рим. 9:30–10:4).

2. Что Он имеет в виду под «Израилем»?

Под «Израилем» Павел подразумевает этнических израильтян (евреев).Для Павла мир был разделен на два типа людей: Израиль и все остальные (язычники). И, согласно Павлу, Израиль включает в себя народ, который Бог выделил для Себя, которому дал обетования, заключил с ним заветы и вверил Свой закон (Рим. 9:1–5). Они потомки Авраама — не все до последнего, а свободно избранные по милости Божией, как Исаак и Иаков (Рим. 9:6–13) и Павел (Рим. 11:1).

Это люди, чья реакция на Евангелие Павла никого не должна была удивить (Рим.9:31). В конце концов, Бог не раз предвидел их неверие (Рим. 10:19–21; 11:2). Более того, это были люди, на которых Павел не спускал глаз, выполняя свою миссию среди язычников, надеясь и молясь, чтобы «как-то [он] заставил [своих] собратьев-иудеев завидовать и таким образом спасти некоторых из них» (Рим. 11:13–14).

Неевреи — аутсайдеры. Если иудеи были Божьим народом, то язычники — нет (Рим. 10:19), по крайней мере, вначале и никогда точно таким же образом. Правда, Бог всегда был волен изменить статус язычников как «не свой народ».На самом деле намеки на то, что он будет , давались Аврааму с самого начала (Рим. 4:17–18) и тонко подтверждались в процессе (Рим. 9:25–26; ср. Рим. 10:19; 15). :9–11).

Бог всегда был волен изменить статус язычников как «не своего народа». Фактически, намеки на то, что он будет, были даны Аврааму с самого начала.

Но все же есть смысл, в котором Израиль и язычники различны. Вот что имеет в виду Павел своей метафорой маслины (Рим.11:17–24). Верующие язычники связаны с генеалогическим древом Авраама, но немного иначе, чем верующий Израиль. Они связаны «противоестественно», чего нельзя сказать о верующих евреях (Рим. 11:24).

3. Что Он имеет в виду под словом «все»?

«Все» относится к сумме еврейского остатка и ожесточенного большинства. Вот формула: еврейский остаток + закаленное большинство = весь Израиль. Таким образом, «весь Израиль» есть не что иное, как сумма двух групп, всегда существовавших в Израиле (Рим.9:27–29; 11:1–9). Это то, что всегда предвосхищало и подразумевало сохранение Богом остатка (Рим. 11:16), даже когда это значение казалось недостижимым (Рим. 9:1–6; 10:1; 11:1). В конце концов, весь Израиль — и еврейский остаток, и закоснелое большинство — будет спасен (хотя см. поясняющие замечания Павла в Римлянам 9:6, когда он, по сути, говорит: «Да, да… Вы правильно рассчитали. Просто помните, что он победил). не включает каждых членов этого закоренелого большинства».)

Вот формула: еврейский остаток + закаленное большинство = весь Израиль.

Как это произойдет? Пол объясняет. Бог обещал, что генеалогическое древо Авраама будет полно естественных ветвей (израильтян). Это гарантировало, что давняя асимметрия генеалогического древа Авраама, вызванная отсечением стольких его родственников, однажды будет устранена. И в захватывающем дух ударе Бог открывает, что Он собирается использовать дикие ветви (язычников), чтобы сделать это — восстановить симметрию Израиля.

И он сделает это не путем прививки пучка диких ветвей вместо естественных ветвей, а с помощью привитых диких ветвей, чтобы привлечь внимание естественных ветвей.Это была «тайна», долгое время скрытая и только недавно раскрытая (Рим. 11:25). Бог обещал спасти язычников и раздразнить свой упрямый народ (Рим. 10:19). Но никто этого не предвидел: Бог исполняет обетование, скрытое в сохранении остатка с по включение язычников. Никто не предвидел, что «таким образом» (Рим. 11:25) спасется весь Израиль.

4. Когда Он имеет в виду под «Будет»?

Когда «весь Израиль спасется»? Ответ: после того, как «вошло полное число язычников» (Рим.11:25), которое произойдет непосредственно перед возвращением Иисуса и, следовательно, непосредственно перед воскресением, о котором Павел упоминает в Римлянам 11:15 (ср. 1 Кор. 15:23; 2 Пет. 3:8–15). Два отрывка из Ветхого Завета, которые Павел цитирует в Послании к Римлянам 11:26–27, также могут указывать на это.

Когда «весь Израиль спасется»? Ответ: после того, как «войдет полное число язычников».

Однако большой вопрос заключается в том, произойдет ли полное спасение Израиля сразу или постепенно. Ожидает ли окончательное обращение из язычников снятие частичного ожесточения Израиля или оно уже началось?

С другой стороны, считал ли Павел обращенных евреев в его дни (и наши) постепенно увеличивающими ряды остатка или постепенно обращающими вспять ожесточение большинства?

Я склоняюсь к последнему варианту, а это означало бы, что откат ожесточения Израиля уже начался.В конце концов, когда Павел говорит об обращении евреев, начиная с Римлянам 11:11 и далее, он говорит о повторном привитии (Рим. 11:23–24) и изменении (Рим. 11:25), а не о прибавлении к остатку. Это согласуется с тем, что Павел говорит в Римлянам 11:31: Божья милость — это не то, чего должно ждать ожесточенное большинство.

Тем не менее, это чтение не исключает длительного процесса, заканчивающегося кульминационным возрождением. Чтобы узнать, произойдет ли это, мы просто должны подождать и посмотреть.

О, Глубина!

Питер был прав.Некоторые места в Павле сложны. Но это не значит, что мы должны избегать их. Напротив, проходы, требующие копания, часто дают алмазы.

Римлянам 11 — один из таких отрывков. Это история, полная поворотов, чудес и тайн (Рим. 11:33–36). Но чего еще нам ожидать от такого Бога, как наш?

Римлянам 9-11: Евреи | Тодд Эгнью — Официальный сайт

Когда этим летом мы начали изучать Послание к Римлянам, мой друг, прочитав начало Послания к Римлянам, первым комментарием был: «Я не уверен, что и думать о евреях. Я люблю такую ​​честность. И Павел продолжает кратковременно затрагивать эту тему на протяжении всего Послания к Римлянам, но затем в главах 9, 10 и 11 он останавливается, чтобы решить эту проблему раз и навсегда. Сейчас мы не будем пытаться понять все, что Бог думает о евреях, или даже все, что Павел думает о евреях. Мы просто собираемся обратиться к одной вещи, которая разбила мне сердце.

«Чтобы вы не были мудры в глазах ваших, не хочу оставить вас, братия, в неведении тайны сей: ожесточение отчасти пришло на Израиль, доколе войдет полное число язычников.» (Римлянам 11:25)

Когда я учился в колледже, я посещал занятия по древнееврейской мысли. По сути, это были занятия по Бытию в светском учреждении. Мой профессор был блестящим евреем. Я так многому научился у него. Но в конце урока, при всем своем блеске, он не признал Иисуса Мессией, на которого указывала его вера. Я никогда этого не понимал. Я думаю об этом уже почти 20 лет. Но во время учебы этим летом это, наконец, начало проясняться.Бог решил ожесточить сердца многих евреев к истине до тех пор, пока «войдет полное число язычников». Неважно, насколько они блестящие. Бог решил ожесточить их сердца, чтобы спасти остальной мир. Вот почему он не мог понять. Не потому, что он был упрям, а потому, что Бог упрямо преследует сердца язычников.

«Напротив, по беззаконию их спасение пришло к язычникам, чтобы вызвать зависть у Израиля». (Римлянам 11:11б)

Бог сделал спасение далеким для многих евреев, чтобы завоевать сердца язычников, но также планирует использовать нашу веру, чтобы завоевать для Него и евреев.Это заставляет меня задаться вопросом, живем ли мы так, что евреи завидуют? Или мы просто критикуем их за то, что они не правы? Протягиваем ли мы любовь, строим отношения или просто относимся к ним как к культу неверующих? Потому что каким бы ни был текущий статус их веры, они по-прежнему являются избранным Богом народом. И если Он хочет использовать нас, чтобы завоевать их сердца, живем ли мы такой жизнью, какой они хотели бы? Как в новой песне Casting Crowns, чувствуют ли они себя любимыми нами или они просто узнают нас по тому, против чего мы выступаем?

Это действительно изменило мое сердце.Я хотел бы услышать ваши идеи.

мысли?

Тодд

Соответствие истине

Мальчик, Римлянам 11 глубокая глава, чтобы развалиться. Я действительно верю, что мы могли бы расположиться лагерем здесь в течение нескольких недель!! Я слышал, что эта глава одна из самых трудных для понимания! Кто бы ни был тот человек, который сказал: «Это трудная глава», попал точно в цель! Насколько я вижу, через эту главу проходит несколько нитей, и их трудно разделить.Это тема, на которой я хотел бы сосредоточиться сегодня: «Отвержение Израиля — это спасение для язычников».

Частичное неприятие Израиля

Павел начинает одиннадцатую главу Послания к Римлянам с вопроса: «Значит, Бог не отверг Свой народ, не так ли?» Хорошо, но в Римлянам 11:15 Павел говорит: «Ибо если отвержение их есть примирение мира, то что будет принятие их, как не жизнь из мертвых?» Нет ли здесь противоречия? Я заимствую слова апостола Павла: «Да не будет!» Писание никогда не противоречит Писанию.Так при чем тут учение? В Римлянам 11:25 мы находим нашу первую подсказку или, как выразился Павел, это тайна. В Израиле произошло частичное ожесточение до тех пор, пока не войдет полное число язычников. Помните об этой истине, пока мы читаем эту главу: единственные люди, которых Бог полностью отвергает, — это те, кто не верят верой в Сына Божьего. Бог не отверг верующий народ Израиля.

Частичная закалка не является полной закалкой. В Римлянам 1 мы узнаем, что бывает время, когда Бог полностью предает некоторых похотям их плоти.Римлянам 1:24-32. Римлянам 11:25 этому не учит. Не думайте, что Бог полностью отверг Свой народ Израиль. Даже в нашем поколении Бог спасает евреев. Также помните, что в Римлянам 11:2 Павел использует себя как пример, чтобы уберечь нас от ошибок. Бог не полностью отверг Израиль, поскольку сам Павел является израильтянином.

Спасение приходит к язычникам  

Израиль не споткнулся, чтобы упасть. Через их преступление спасение приходит к язычникам! Некоторые ветви (неверующий Израиль) отломились.Верующие язычники прививаются среди верующих израильтян и становятся причастниками богатого корня маслины. Верующий язычник является участником обетования, данного Богом Аврааму в Бытие 12:1-3. В последней части стиха 3 в Бытии 12 говорится: «В тебе благословятся все племена земные». Иисус Христос Мессия придет через физическое семя Авраама. См. от Матфея 1:2-16.

Нееврей, не зазнавайся

Павел предостерегает язычников от высокомерия по отношению к ветвям, которые Бог отломил от оливкового дерева.Он делает довольно резкое заявление: «Помни, язычник, не ты поддерживаешь корень, а корень поддерживает тебя». Кого или что является корнем, о котором говорит Павел? Я верю, что корень оливкового дерева — это патриархи, Авраам, Исаак и Иаков. Язычники не были источником благословения. Мы уже узнали, что изначально Бог заключил завет с Авраамом. Израиль может отклониться от истины, но Бог всегда будет Богом Авраама, Исаака и Иакова.

Хвала Богу за Его мудрость и знание!

Бог избрал физическую нацию, народ Израиля, чтобы осуществить Свой план спасения.Они являются физическим корнем и основанием Его заветов и Обещаний. Я не могу сказать вам, что у меня есть полное понимание учений этой главы. Но это я знаю. «Бог так возлюбил мир, что послал Сына Своего Единородного, дабы всякий, верующий в Него, не погиб, но имел жизнь вечную». Иоанна 3:16. Сначала Бог открыл Себя народу Израиля. Он дал им заветы, дарование Закона, храмовые службы и обетования. От них весь мир был бы благословлен. Спасение пришло к язычникам! Я славлю Его сегодня за Его дар спасения.Будешь ли ты славить Его со мной?

Этот пост написан как обзор 11-й главы Послания к Римлянам. В настоящее время я занимаюсь онлайн-изучением Библии по 8-16 главам Послания к Римлянам. Это исследование проходит с 12 сентября по 16 декабря. Я хотел бы призвать вас изучить слово самостоятельно. Поэтому я написал уроки, которые сопровождают этот пост. Подробности смотрите ниже!

Могу ли я по-прежнему участвовать?

Да!! Безусловно, вы все еще можете принять участие в изучении Римлян.Я бы никогда никому не отказал! НО ,    если вы будете ждать слишком поздно, вы не получите пользы от обсуждения в нашем сообществе. Мы будем учиться вместе в течение 13 недель, задавая вопросы и делясь тем, чему Бог учит нас каждую неделю. Я оставлю обсуждение в Facebook открытым на несколько недель после того, как мы закончим. Но после этого мы перейдем к новому исследованию.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.